Giao trinh ly sinh

Giáo trình Vật lý – Sinh học GV: Trần Văn Tuẩn
Trang 1
MỤC LỤC
Bài 1 SỰ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG TRÊN CƠ THỂ SỐNG............................................................4
I. Nhiệt độ và nhiệt lượng......................................................................................................................4
II. Các loại nhiệt kế-nhiệt giai............................................................................................................4
2.1. Các loại nhiệt kế .........................................................................................................................4
2.2. Nhiệt giai .....................................................................................................................................4
III. Nhiệt lượng .....................................................................................................................................4
IV. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học.........................................................................................5
V. Một số quá trình biến đổi năng lượng trên cơ thể sống..................................................................5
4.1. Năng lượng trong quá trình co cơ.............................................................................................5
4.2. Công trong hô hấp......................................................................................................................6
4.3. Năng lượng ở tim........................................................................................................................6
VI. Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học...........................................................................................6
5.1. Hàm entropy...............................................................................................................................6
5.2. Phát biểu thứ nhất của nguyên lý thú hai nhiệt động lực học................................................6
5.3. Phát biểu thứ hai của nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học ..................................................7
5.4. Áp dụng nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học........................................................................7
5.5. Biến đổi entropy ở hệ thống sống..............................................................................................7
Bài 2 SỰ VẬN CHUYỂN CHẤT TRONG CƠ THỂ...........................................................................8
I. Thuyết động học phân tử...................................................................................................................8
1.1. Các giả thiết để xây dựng thuyết động học phân tử................................................................8
1.2. Định luật phân bố Maxoen ........................................................................................................8
1.3. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng................................................................................9
II. Hiện tượng khuếch tán ................................................................................................................10
2.1. Khuếch tán không qua màn ....................................................................................................10
2.2. Khuếch tán qua màn xốp.........................................................................................................10
III. Hiện tượng căng mặt ngoài .........................................................................................................11
IV. Hiện tượng mao dẫn.....................................................................................................................11
V. Hiện tượng thẩm thấu......................................................................................................................11
VI. Định luật Bernoulli.......................................................................................................................12
6.1. Định luật bảo toàn dòng...........................................................................................................12
6.2. Định luật Becnuli:.....................................................................................................................12
VII. Vận chuyển vật chất qua màng tế bào........................................................................................13

Trang 2
7.1. Các hình thức vận chuyển thụ động.......................................................................................13
7.2. Các hình thức vận chuyển chủ động.......................................................................................16
VIII. Tính chất vật lý của hệ tuần hoàn...........................................................................................19
8.1. Hệ thống tim mạch...................................................................................................................19
8.2. Chức năng vận chuyển khí của máu.......................................................................................20
8.3. Lưu lượng tim...........................................................................................................................21
Bài 3 CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRONG CƠ THỂ SỐNG............................................................21
I. Điện sinh vật cơ bản.........................................................................................................................21
1.1. Các loại điện thế sinh vật........................................................................................................21
1.2. Điện thế nghỉ.............................................................................................................................22
1.3. Cơ chế hiện tượng điện sinh vật..............................................................................................25
II. Ghi điện sinh vật...........................................................................................................................29
2.1. Biến đổi tín hiệu không điện thành điện.................................................................................29
2.2. Khuếch đại tín hiệu điện..........................................................................................................30
2.3. Một số kỹ thuật ghi điện sinh vật............................................................................................30
III. Tác dụng sinh lý và ứng dụng của dòng điện một chiều...........................................................33
1.1. Dòng điện là gì ? .......................................................................................................................33
IV. Tác dụng sinh lý và ứng dụng của dòng điện xoay chiều .........................................................35
4.1. Dòng điện xoay chiều ...............................................................................................................35
4.2. Các loại dòng điện xung dùng trong điều trị .........................................................................37
4.3. Tác dụng sinh học của dòng điện xung...................................................................................37
4.4. Phản ứng của cơ thể đối với dòng điện xung và hiệu quả điều trị.......................................38
4.5. Một số chỉ định của dòng điện xung .......................................................................................39
Bài 4 CÁC HIỆN TƯỢNG ÂM CỦA CƠ THỂ SỐNG.....................................................................39
I. Dao động điều hòa............................................................................................................................39
1.1. Phương trình dao động............................................................................................................39
1.2. Biểu thức vận tốc, gia tốc.........................................................................................................40
1.3. Năng lượng của dao động điều hòa.........................................................................................40
1.4. Tổng hợp dao động...................................................................................................................40
II. Sóng cơ học ...................................................................................................................................41
2.1. Khái niệm về sóng cơ học ........................................................................................................41
2.2. Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ......................................................................................41
2.3. Phương trình sóng cơ...............................................................................................................41
2.4. Giao thoa sóng, sóng dừng, sóng âm.......................................................................................42
III. Sóng âm.........................................................................................................................................43

Trang 3
3.1. Khái niệm:.................................................................................................................................43
3.2. Các đặc tính vật lí của âm. ......................................................................................................43
3.3. Các đặc tính sinh lí của âm......................................................................................................43
3.4. Phân loại sóng âm.....................................................................................................................44
3.5. Hiệu ứng Doppler.....................................................................................................................44
IV. Ứng dụng sóng âm trong Y học ..................................................................................................47
4.1. Chuẩn đoán gõ..........................................................................................................................47
4.2. Chuẩn đoán nghe......................................................................................................................47
4.3. Ứng dụng của sóng siêu âm.....................................................................................................47
Bài 5. BỨC XẠ ION HÓA VÀ CƠ THỂ SỐNG .................................................................................49
I. Mẫu nguyên tử Bor ..........................................................................................................................49
1.1. Mô hình nguyên tử...................................................................................................................49
1.2. Các tiên đề của Bohr về cấu tạo nguyên tử............................................................................49
II. Phóng xạ đối với cơ thể sống .......................................................................................................51
2.1. Con người và phóng xạ ............................................................................................................51
2.2. Chiếu xạ tác động lên cơ thể người.........................................................................................53
2.3. Hiệu ứng sinh học của bức xạ..................................................................................................54
2.4. Các đơn vị đo liều bức xạ.........................................................................................................58
III. Quy tắc bảo vệ phóng xạ..............................................................................................................64

Trang 4
Bài 1 SỰ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG TRÊN CƠ THỂ SỐNG
I. Nhiệt độ và nhiệt lượng
Nhiệt độ là một đại lượng vật lý được xây dựng để phản ảnh đặc trưng của trạng thái
nóng hay lạnh của một đối tượng một cách khách quan, mà không phụ thuộc vào cảm giác
chủ quan.
Cảm giác nóng lạnh cho chúng ta biết một vật nào đó có nhiệt độ cao hơn hay thấp
hơn so với nhiệt độ của bộ phận tiếp xúc, nó phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ và độ
dẫn nhiệt của vật. Ví dụ: tất cả các vật trong môi trường tự nhiên có nhiệt độ giống nhau
(bằng nhiệt độ môi trường), nhưng nếu ta tiếp xúc với kim loại thì cảm giác nóng lạnh sẽ
khác so với tiếp xúc với gỗ…
Đo nhiệt độ của vật thì ta có nhiều dụng cụ khác nhau, tùy vào nhu cầu ta chọn dụng
cụ thích hợp:
II. Các loại nhiệt kế-nhiệt giai
2.1. Các loại nhiệt kế
- Nhiệt kế thủy ngân ( dựa vào hiện tượng giãn nở vì nhiệt);
- Nhiệt kế áp điện (dựa vào hiện tượng áp điện giữa hai kim loại tiếp xúc
nhau);
- Nhiệt kế điện trở (sự biến đổi điện trở theo nhiệt độ)…
2.2. Nhiệt giai
- Nhiệt giai Celsius là độ C, lấy chuẩn 00
C là nhiệt độ nước đá đang tan ở điều
kiện bình trường, lấy nhiệt độ sôi của nước là 1000
C
- Nhiệt giai Fahreinheit là độ F, lấy chuẩn 320
F là nhiệt độ nước đá đang tan ở
điều kiện bình trường, lấy nhiệt độ sôi của nước là 2120
F.
N0
C=(1.8n+32)0
F
- Nhiệt giai Kelvin: theo nghiên cứu người ta chứng minh được nhiệt độ thực
tế thấp nhất có thể đạt được là -273.160
C. Nhiệt giai Kelvin lấy đó làm chuẩn 00
K và có
giai đo trùng với giai đo độ C.
T0
K=t0
C+273,16
III. Nhiệt lượng
Mọi vật đều được cấu tạo từ các nguyên tử, phân tử. Các nguyên tử, phân tử này
luôn luôn chuyển động hỗn độn, trong quá trình chuyển động chúng va chạm với nhau.
Cộng tất cả các năng lượng chuyển động nhiệt và năng lượng tương tác giữa các nguyên tử,
phân tử đó cho ta nội năng của vật. Nhiệt độ của vật càng cao thì chuyển động của chúng
càng nhanh, do đó nội năng của vật cũng cao.
Nhiệt lượng là phần năng lượng mà vật nhận được hay truyền đi là thay đổi nội năng
của vật. Nhiệt lượng để vật thay đổi từ t1 đến t2 được tính bằng công thức:
∆Q=mc∆t
m: là khối lượng (kg)

Trang 5
c: nhiệt dung riêng (j/kg.độ)
∆t=t2-t1: độ chênh lệch nhiệt độ.
IV. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học
Nhiệt lượng truyền cho hệ bằng tổng công mà hệ thực hiện đối với môi trường bên
ngoài và độ biến thiên nội năng.
dQ=dU+dA
Trong đó: dQ là nhiệt lượng cung cấp
dU là độ biến thiên nội năng
dA là công hệ thực hiện
Theo nguyên lý I thì nếu cơ thể hoạt đọng như một máy nhiệt thì cần có một
nguồn nhiệt để cung cấp nhiệt lượng, muốn vậy thì nguồn nhiệt phải đạt 1740
C theo tính
toán. Thực tế không thể được, vậy muốn hoạt động cơ thể còn cách thay đổi nội năng của
các cơ. Áp dụng nguyên lý I cho hệ thống sống thì ta có thể viết phương trình như sau:
∆Q=∆E+∆A+∆M
Trong đó ∆Q là nhiệt lượng sinh ra trong quá trình đồng hóa thức ăn
∆E là phần năng lượng tiêu hao vào môi trường
∆A là công mà cơ thể thực hiện
∆M là năng lượng dự trữ dạng hóa năng (các sản phẩm cuối)
Phương trình trên còn gọi là phương trình cân bằng nhiệt đối với cơ thể.
V. Một số quá trình biến đổi năng lượng trên cơ thể sống
4.1. Năng lượng trong quá trình co cơ
Công trực hiện trong quá trình co cơ được tính bằng công thức sau:
2
1
( ) x
x
x
A F x d 
Trong đó x là độ dài cơ
Hiệu suất công của quá trình co cơ
ax
c
m
A
H
A

cA là công thực hiện với môi trường ngoài
axmA là công mà cơ thực hiện ứng với năng lượng cung cấp.
Thông thường hiệu suất này chỉ đạt khoảng 20-30%
Năng lượng dung trong quá trình co cơ được lấy trực tiếp từ ATP có trong cơ.
Lượng ATP có sẵn trong cơ không nhiều nên trong quá trình hoạt động ATP phải được

Trang 6
tổng hợp một cách lien tục, nhanh chóng nhờ một loại protein giàu năng lượng là
phosphocreatin qua phản ứng sau:
Phosphocreatin + ADP → ATP + creatin
Tuy nhiên lượng ATP tổng hợp trong quá trình này chỉ đủ để cơ hoạt động trong
thời gian ngắn. để có đủ năng lượng làm việc trong thời gian dài ATP được tổng hợp từ
một phản ứng khác là phân hủy glycogen.
Glucose+3H3PO4+2ADP → 2lactat+2ATP+2H2O
Quá trình này tạo nhiều lactate sẽ kìm hãm quá trình tổng hợp ATP.
4.2. Công trong hô hấp
Khi hít thở, không khí được đưa vào phổi và đẩy ra liên tục. Công này được tính
bằng công thức
2
1
V
V
A pdv 
Vì áp suất này thay đổi liên tục nên công này khó có thể tính bằng lý thuyết. Dụng
cụ đo đại lượng này gọi là phế dung kế, kết quả đo được công A khoảng 1-2J/phút.
4.3. Năng lượng ở tim
Tim hoạt động như một bơm cơ học, lien tục tạo ra áp suất để đẩy máu đến các cơ
quan. Công suất cơ học của tim vào khoảng 1,3-1,4W, trong khi toàn bộ giá trị chuyển
hóa của cơ thể là 100W.
Cũng như các cơ khác, hoạt động của tim đòi hỏi phải cung cấp năng lượng, năng
lượng này cũng lấy từ việc tổng hợp ATP
VI. Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học
5.1. Hàm entropy
 Entropy là một hàm trạng thái của hệ, ký hiệu là S sao cho độ biến thiên của
hàm S đó trong một quá trình thuận nghịch trao đối nhiệt Qd của hệ với môi trường ngoài
được tính theo công thức:
Q
dS
T
d
=
 Nếu hệ biến đổi theo một quá trình cân bằng thuận nghịch bất kỳ từ trạng thái
1 sang trạng thái 2 thì độ biến thiên của hàm entropy của hệ trong quá trình đó:
2
2 1
1
Q
S S S
T
d
D = - = ò
5.2. Phát biểu thứ nhất của nguyên lý thú hai nhiệt động lực học
Khi có sự trao đổi nhiệt giữa hai vật khác nhiệt độ tiếp xúc nhau trong một bình kín
cách nhiệt so với môi trường ngoài thì nhiệt chỉ truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn đến vật
có nhiệt độ thấp hơn

Trang 7
5.3. Phát biểu thứ hai của nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học
 Xét hệ cô lập về nhiệt :
 Độ biến thiên entropy của hệ trong quá trình trao đổi nhiệt giữa hai vật:
1 2
1 2
2
1 2
1 1
Q Q
dS
T T
dS Q
T T
d d
d
= +
æ ö÷ç ÷= -ç ÷ç ÷çè ø
 Nếu
 T2 < T1 : vật 2 nhận nhiệt
 T2 > T1 : vật 2 tỏa nhiệt
 Với một hệ kín biến đổi theo quá trình không thuận nghịch, entropy của hệ là
một hàm luôn luôn tăng
 Đối với một hệ kín biến đổi theo một quá trình bất kỳ, qua đó độ biến thiên
entropy của hệ là SD thì nguyên lý tăng entropy được viết dưới dạng:
0SD ³
5.4. Áp dụng nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học
Ở hệ thống sống, vật chất, năng lượng được trao đổi không ngừng và quá trình biến
đổi năng lượng cũng luôn luôn xảy ra. Vì vậy, hệ thống sống không thể nằm ở trạng thái
cân bằng nhiệt động. hay ta nói sự tồn tại của trạng thái không cân bằng chính là điều kiện
sống của cơ thể sống. Tuy nhiên, trong cơ thể sống không phải được đặc trưng bởi trạng
thái không cân bằng bất kỳ mà sự vận động của nó đảm bảo các thông số quan trọng không
thay đổi. Ví dụ, ở tế bào sống thì độ pH và gradient nồng độ ion luôn luôn không đổi, các
trạng thái vừa nói trên gọi là các trạng thái dừng.
Mức trạng thái dừng của hệ thống sống dễ dàng bị dao động, nó phụ thuộc lớn vào
điều kiện môi trường bên ngoài cũng như bên trong. Ví dụ khi hoạt động, nghỉ ngơi, quá
trình phát triển…đều có các mức trạng thái dừng khác nhau. Việc thay đổi mức trạng thái
dừng không phải xảy ra tức thì mà là quá trình biến đổi chậm chạp. Ví dụ: khi đi từ sang
vào tối, người làm việc nặng chuyển sang nghỉ ngơi…
5.5. Biến đổi entropy ở hệ thống sống
Cơ thể sống là hệ mở trao đổi chất và năng lượng với môi trường xung quanh, vì
vậy sự thay đổi entropy của hệ được chia thành hai phần. Ta gọi dSe là phần thay đổi
entropy do sự trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường xung quanh, dSi là phần
thay đổi entropy do sự biến đổi bên trong hệ.
dS= dSe+ dSi

Trang 8
Giả sử xét hệ cô lập, dSe=0 (không trao đổi chất với môi trường), lúc này chỉ còn dSi
thay đổi. đối với cơ thể sống, quá trình biến đổi bên trong cơ thể xảy ra không thuận
nghịch nên chúng gắn liền với sự tăng entropy.
Đại lượng dSe có thể nhận giá trị bất kỳ: âm, dương, bằng 0. Vì cơ thể có thể trao
đổi chất với môi trường bên ngoài theo cả 2 chiều. Nhưng do quá trình sử dụng thức ăn và
thải loại các chất thứ cấp khỏi cơ thể nên hầu như dSe mang giá trị âm.
Bài tập ôn tập:
Bài 2 SỰ VẬN CHUYỂN CHẤT TRONG CƠ THỂ
I. Thuyết động học phân tử
1.1. Các giả thiết để xây dựng thuyết động học phân tử
Để xây xựng được các phương tiện để khảo sát tính chất của chất khí người ta phải
đưa ra các giả thiết về cấu tạo và tính chất của chất khí để đơn giản hóa cho quá trình tính
toán, các chất khí thỏa mãn các giả thiết này được coi như chất khí lí tưởng.
- Chất khí có cấu tạo gián đoạn và gồm số rất lớn các phân tử
- Các phân tử chuyển động hỗn độn không ngừng, chúng va chạm nhau và va
chạm vào thành bình.
- Cường độ chuyển động thể hiện nhiệt độ của hệ.
- Kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
- Các phân tử không tương tác nhau, chỉ tương tác khi va chạm, và va chạm là
va chạm đàn hồi
+ Số mol: là khối lượng của 6,05.1023
hạt (gam)
1.2. Định luật phân bố Maxoen
Thực nghiệm cho thấy vận tốc của phân tử khí có giá trị từ 0 đến các giá trị rất lớn,
nhưng sự phân bố số phân tử theo vận tốc là không đều.
0<v< ∞
Định luật Maxoen cho phép ta xác định tỉ lệ hay số lượng phân tử có giá trị vận tốc
xác định hay vận tốc có giá trị nằm trong khoảng nhất định. Cụ thể tỉ số phân tử có vận tốc
từ v đến v+dv được tính như sau.
dn/n=F(v)dv
trong đó F(v) là hàm phân bố xác suất tìm thất hạt có vận tốc v.
số phân tử có vận tốc từ v đến v+dv được tính như sau.
dn = n F(v)dv
Động năng trung bình của phân tử:
3
W
2
d Bk T
23
1,38.10 /Bk J K
 gọi là hằng số Bolzman

Trang 9
Trung bình bình phương vận tốc :
2 3 Bk T
v
m

m là khối lượng của một phân tử
Vận tốc căn quân phương:
2 3 B
c
k T
v v
m
 
Vận tốc trung bình:
8 Bk T
v
m

1.3. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
- Thông số trạng thái Trạng thái của một chất khí hoàn toàn được xác định bởi
các đại lượng Vật lý thì các đại lượng Vật lý đó được gọi là các thông số trạng thái. Trong
chương trình này ta xét tới các thong số trạng thái sau: thể tích (kí hiệu V, đơn vị m3 hay
lít); áp suất (P, đơn vị Pa (paxcal hay N/m2)); nhiệt độ (T, đơn vị độ K (Kenvil), entropy
(S, đơn vị J.K-1
).
- Trạng thái cân bằng là trạng thái được xác định bởi những thông số trạng
thái xác định được gọi là trạng thái cân bằng.
- Quá trình cân bằng là một quá trình biến đổi trạng thái của hệ thông qua các
trạng thái cân bằng liên tiếp.
- Phương trình trạng thái khi xét các quá trình biến đổi trạng thái của hệ, các
thông số trạng thái có khi độc lập với nhau, có khi phụ thuộc vào nhau. Để thể hiện sự phụ
thuộc lẫn nhau của các thông số trạng thái ta biểu thị qua một phương trình toán học gọi là
phương trình trạng thái của.
1.3.1. Các định luật thực nghiệm
a. Quá trình đẳng nhiệt: T = const
1 1 2 2pV const pV p V= Û =
b. Quá trình đẳng tích: V = const
1 2
1 2
p pp
const
T T T
= Û =
c. Quá trình đẳng áp: p = const

Trang 10
1 2
1 2
V VV
const
T T T
= Û =
1.3.2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
Một chất khí có trạng thái thỏa mãn phương trình sau đây gọi là khí lý tưởng:
m
pV RT
m
=
Trong đó: m là khối lượng của khối khí (đơn vị tính là gam)
µ là khối lượng mol của chất khí (g/mol)
R là hằng số khí lý tưởng (R = 8.31 J/mol.K)
m
n
m
= là số mol khí
Phương trình đó gọi là phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
Ví dụ:
Đáp số: a. 160kPa; b. 22 lít
II. Hiện tượng khuếch tán
2.1. Khuếch tán không qua màn
Hiện tượng khuếch tán là hiện tượng các phân tử chuyển động hỗn độn và hòa lẫn
vào nhau. Hiện tượng khuếch tán xảy ra ở cả chất khí, lỏng, rắn. tuy nhiên tốc độ khuếch
tán thì xảy ra nhanh hơn đối với chất khí, lỏng, rắn.
Tốc độ khuếch tán cho ta biết sự khuếch tán xảy ra nhanh hay chậm. định luật Flick
cho ta biết số phân tử khuếch tán qua diện tích S trong khoảng thời gian dt qua công thức:
dn=-D.S.gradC.dt
Người ta nhận thấy D phụ thuộc vào các yếu tố:
- Khối lượng và hình dạng phân tử
- Độ nhớt của dung môi
- Nhiệt độ của dung dịch
2.2. Khuếch tán qua màn xốp
Màng xốp thấm tự do là loại màng có những lỗ với đường kính rất lớn so với đường
kính phân tử. Hiện tượng xảy ra khi đặt 2 dung dịch ở hai phía của màn.

Trang 11
III. Hiện tượng căng mặt ngoài
Quan sát giọt mưa ta thấy nó có dạng hình cầu, các giọt chất lỏng khác cũng có dạng
hình cầu. Với cùng một thể tích, mặt cầu là mặt có diện tích bé nhất. Lực tạo nên xu hướng
làm co diện tích bề mặt về giá trị bé nhất gọi là lực căng mặt ngoài.
Nguyên nhân tạo nên lực năng mặt ngoài là do các lực liên kết giữa các phân tử.
Lực lên kết này giữ không cho các phân tử bề mặt thoát ra ngoài, ở trạng thái này năng
lượng trên bề mặt là bé nhất.
Lực căng mặt ngoài được tính theo công thức:
F=б.l
б là suất căng mặt ngoài của chất lỏng
l là chiều dài (chu vi cần tính lực
Bảng hệ số căng mặt ngoài của một số chất
IV. Hiện tượng mao dẫn
Hiện tượng nước trong ống nhỏ dâng lên hoặc tụt xuống ở điều kiện bình thường gọi
là hiện tượng mao dẫn
Độ cao của cột dâng lên hoặc hạ xuống được tính theo công thức:
2 cos
. .
h
r g
 


α là góc hợp bởi thành ống và tiếp tuyến của mặt cong tại điểm mặt cong tiếp xúc
với thành ống.
r là bán kính ống
ρ là khối lượng riêng của chất lỏng
V. Hiện tượng thẩm thấu
Thẩm thấu là quá trình vận chuyển dung môi qua một màng ngăn cách 2 dung dịch
có thành phần khác nhau khi không có lực ngoài tác dụng. động lực thúc đẩy quá trình
thẩm thấu là áp suất thẩm thấu;
Khi nghiên cứu hiện tượng thẩm thấu Van’t Hoff nhận thấy có thể dung phương
trình trạng thái của khí lý tưởng đẻ tính áp suất thẩm thấu:
R
m
m T
p
V

p là áp suất thẩm thấu
m là khối lượng chất hòa tan
µ là trọng lượng phân tử chất hòa tan
Vm là thể tích dung dịch
R hằng số khí lý tưởng
T0
C (10-3
N/m) T0
C (10-3
N/m)
Nước 18 73,7 Rượu êthylic 30 20,8
Chloroformal 20 27 Thủy ngân 18 520
Rượu êthylic 20 22 Sữa người 20 50

Trang 12
VI. Định luật Bernoulli
6.1. Định luật bảo toàn dòng
Xét sự chuyển động dừng (là v
r
của 1 điểm không phụ thuộc thời gian mà chỉ phụ
thuộc vị trí) của chất lưu trong một ống dòng. Gọi ΔS1 và ΔS2 là hai tiết diện thẳng bất kì
của ống dòng ấy. Gọi vecctơ lần lượt là vectơ vận tốc chuyển động của chất lưu tại
vị trí ΔS1 & ΔS2 (có phương lần lượt vuông góc với ΔS1 & ΔS2). Vì chất lưu lý tưởng nghĩa
là hoàn toàn không nén được, nên khối lượng chất lưu chứa trong ống dòng giới hạn bởi
hai tiết diện ΔS1 , ΔS2 là không đổi, do đó lưu lượng chất lưu chuyển động qua ΔS1 , ΔS2
phải bằng nhau.
1v
2v
1S
2S
Hình 6.3
v1 ΔS1= v2 ΔS2 (6.6)
6.2. Định luật Becnuli:
Trên hình (6.4) ta thấy khối chất lỏng chiếm vị trí (1,2) chuyển động chiếm vị trí
(1’,2’). Khối chất lưu này chuyển động được như vậy là do áp suất p1 gây nên lực F1=p1S1
đẩy chất lỏng tiến tới, áp suất p2 gây nên lực F2=p2S2 cản chuyển động của chất lỏng. Công
gây ra do F1 là công dương, công gây ra do F2 là công âm nên công thực hiện do áp suất
của chất lỏng là:
1dx
1
p
1v
1
1'
2dx
2v
2
2'
1S
2S
1h
2h
Hình 6.4
2
p
Vì chất lưu không nén được do đó theo phương trình liên tục ta có V1=V2=V là thể
tích chất lỏng có khối lượng m. Do đó phương trình (6.7) trên viết lại là:
dA=(p1-p2)V (6.8)
Giữa vị trí (1,2) và (1’,2’) có chung nhau phần (1’,2) nên ta có thể coi như công do
áp suất này làm cho khối chất lỏng (1,1’) chuyển động tới vị trí (2,2’). Nghĩa là khối chất
lỏng có năng lượng cơ học ở vị trí (1,1’) là:
21,vv
(6.7)
222
111
22112221112211
VdxS
VdxSđóTrong
VpVpdxSpdxSpdxFdxFdA




Trang 13
Ở vị trí (2,2’) là:
(m khối lượng chất lỏng, h1, h2 và v1, v2 lần lượt là chiều cao so với mặt đất và tốc
độ của các vị trí tương ứng).
Vậy sự biến thiên năng lượng cơ học của khối chất lỏng giữa hai vị trí (2,2’) và
(1,1’) là:
Theo định luật bảo toàn cơ năng thì công thực hiện do áp suất chất lỏng bằng độ
biến thiên năng lượng cơ học, nên ta có:
dA=dE (6.10)
Từ (6.8); (6.9); (6.10) ta được:
Tức là:
21
ons
2
p gh v c t    là phương trình định luật Bernoulli
Trong đó:
p: Gọi là áp suất tĩnh.
21
ρv
2
: áp suất động.
ρgh: áp suất thủy lực.
Ta có thể phát biểu như sau: Trong chất lưu lý tưởng chảy dừng, áp suất toàn phần
(gồm áp suất tĩnh, áp suất động, áp suất thủy lực) luôn luôn là một đại lượng không đổi.
VII. Vận chuyển vật chất qua màng tế bào
7.1. Các hình thức vận chuyển thụ động
7.1.1. Khuếch tán đơn giản (simple diffusion)
- Khuếch tán đơn giản là hình thức khuếch tán trong đó các phân tử vật chất được
vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp và không tiêu tốn năng lượng.
2
11
2
1
mvmgh 
2
22
2
1
mvmgh 












 2
11
2
22
2
1
2
1
mvmghmvmghdE
 
2
222
2
111
2
11
2
2221
2
1
2
1
2
1
2
1
mvmghVpmvmghVp
Hay
mvmghmvmghVpp














(6.9)

Trang 14
- Sự khác biệt về nồng độ của một chất 2 bên màng bào tương tạo nên một
gradient nồng độ. Sự khác biệt này làm cho các phần tử chất đó đi từ nơi có nồng độ cao
đến nơi có nồng độ thấp cho tới khi đạt tới sự cân bằng động ở hai bên màng mà không đòi
hỏi phải cung cấp năng lượng.
- Sau khi đã đạt được cân bằng, sự khuếch tán của các phân tử vẫn được tiếp tục duy
trì tuy nhiên nồng độ của chúng ở hai bên màng không thay đổi.
- Hiện tượng này phụ thuộc vào động năng (kinetic energy) của các phần tử nên sự
khuếch tán sẽ xảy ra nhanh hơn khi (1) nhiệt độ tăng, (2) gradient nồng độ lớn và (3) vật
thể có kích thước nhỏ.
- Các phân tử tan trong lipid như oxygen, doxide carbon, nitrogen, các steroid, các
vitamin tan trong lipid như A, D, E và K, glycerol, rượu và ammonia có thể đễ dàng đi qua
lớp phospholipid kép của màng bào tương theo cả 2 phía bằng hình thức
này (hình 4). Tốc độ khuếch tán của chúng tỷ lệ thuận vào khả năng tan trong lipid của các
phân tử.
- Các phần tử có kích thước nhỏ không tan trong lipid cũng có thể khuếch tán qua
màng theo hình thức này thông qua các kênh (hình 4), như các ion natri (Na+
), ion kali
(K+
), ion calci (Ca2+
), ion clo (Cl-
), ion bicarbonate (HCO3
-
) và urê. Tốc độ khuếch tán
của chúng tỷ lệ thuận với kích thước phân tử, hình dạng và điện tích của các phần tử.

Trang 15
- Nước không những dễ dàng đi qua lớp phospholipid kép mà còn khuếch tán qua các
kênh này.
7.1.2. Hiện tượng thẩm thấu (hình 4)(osmosis)
- Hiện tượng thẩm thấu là hiện tượng vận chuyển thụ động của các phân tử nước từ
nơi có nồng độ nước cao (có nồng độ chất hòa tan thấp) tới nơi có nồng độ nước thấp (có
nồng độ chất hòa tan cao). Một dung dịch có nồng độ các chất hòa tan càng cao thì áp lực
thẩm thấu càng lớn và ngược lại.
- Gradient áp lực thẩm thấu được hình thành hai bên màng do sự có mặt của các chất
hoà tan với các nồng độ khác nhau ở mỗi bên.
- Dưới tác động của áp lực thẩm thấu nước sẽ di chuyển từ nơi có áp lực thẩm thấu
thấp đến nơi có áp lực thẩm thấu cao để đạt đến sự cân bằng áp lực thấm thấu.
- Bình thường áp lực thẩm thấu ở trong tế bào cân bằng với áp lực thẩm thấu trong
dịch ngoại bào nhờ đó thể tích của tế bào duy trì được sự hằng định một cách tương đối,
trong khi đó áïp lực thẩm thấu của huyết tương lại cao hơn so với dịch kẻ bao quanh các
thành mao mạch, sự khác biệt này làm nước sẽ di chuyển từ phía mô kẻ và trong lòng mao
mạch. Các tình huống làm giảm áp lực thẩm thấu của huyết tương sẽ làm ứ trệ nước trong
dịch kẻ và dịch ngoại bào.
7.1.3. Hiện tượng khuếch tán qua trung gian (facilitated diffusion)
- Hiện tượng khuếch tán qua trung gian (hình 5) là hiện tượng khuếch tán của các
chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp nhờ vai trò trung gian của các protein
đóng vai trò chất vận chuyển trên màng bào tương. Tốc độ của kiểu khuếch tán này phụ
thuộc vào sự khác biệt về nồng độ của chất được vận chuyển ở hai bên màng và số lượng
của các chất vận chuyển đặc hiệu.
- Trong cơ thể các ion, urê, glucose, fructose, galactose và một số vitamin không có
khả năng tan trong lipid để đi qua lớp phospholipid kép của màng sẽ di chuyển qua màng
theo hình thức này.
- Ví dụ: Glucose là một trong những chất quan trọng đối với hoạt động sống của tế
bào được vận chuyển vào theo hình thức khuếch tán qua trung gian để đi vào trong tế bào,
quá trình này diễn ra theo các bước trình tự như sau:

Trang 16
+ Glucose gắn vào chất vận chuyển đặc hiệu ở phía bên ngoài màng, các chất vận
chuyển này khác nhau tùy theo từng loại tế bào.
+ Chất vận chuyển thay đổi hình dạng.
+ Glucose đi qua màng và giải phóng vào trong tế bào, tại đây enzyme kinase sẽ gắn
một nhóm phosphat vào phân tử glucose để tạo thành glucose 6-phosphate. Phản ứng này
giúp duy trì nồng độ glucose trong tế bào luôn luôn ở mức thấp tạo điều kiện cho glucose
luôn luôn được vận chuyển vào bên trong.
7.2. Các hình thức vận chuyển chủ động
Hình thức vận chuyển này được chia làm hai loại (1) vận chuyển chủ động nguyên
phát và (2) vận chuyển chủ động thứ phát tùy theo năng lượng ATP được sử dụng trực tiếp
hay gián tiếp trong qúa trình vận chuyển các chất.
7.2.1. Vận chuyển chủ động nguyên phát (primary active transport)
- Vận chuyển chủ động nguyên phát là hình thức vận chuyển trong đó năng lượng từ
ATP được sử dụng trực tiếp để "bơm" một chất qua màng theo chiều ngược với chiều
gradient nồng độ.
- Tế bào sẽ sử dụng năng lượng này thay đổi hình dạng của các protein vận chuyển
trên màng bào tương để qua đó thực hiện việc vận chuyển. Khoảng 40% ATP của tế bào
phục vụ cho mục đích này.

Trang 17
7.2.2. Vận chuyển chủ động thứ phát (secondary active transport) (hình 7)
- Trong hình thức vận chuyển này năng lượng tồn trữ do sự khác biệt về gradient
nồng độ của ion Na+
được sử dụng để vận chuyển các chất đi ngược lại chiều gradient nồng
độ của chúng qua màng.
- Bơm natri duy trì một sự khác biệt lớn về nồng độ ion Na+
hai bên màng bào tương,
nếu có một con đường qua đó cho phép các ion Na+
đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có
nồng độ thấp thì năng lượng tồn trữ do sự khác biệt về nồng độ của Na+
sẽ được chuyển
thành động năng để giúp vận chuyển một chất khác đi ngược lại chiều gradient nồng độ
của chất đó.

Trang 18
- Vì sự khác biệt nồng độ của ion Na+
được thiết lập qua hình thức vận chuyển chủ
động nguyên phát, đòi hỏi ATP một cách trực tiếp nên có thể coi hình thức vận chuyển thứ
phát đã sử dụng ATP một cách gián tiếp để thực hiện việc vận chuyển chủ động qua màng.
- Nhiều loại ion và chất dinh dưỡng được vận chuyển bằng hình thức này:
7.2.3. Hình thức vận chuyển bằng các túi
- Đây là hình thức vận chuyển cho phép các phần tử có kích thước lớn có thể đi qua
được màng tế bào, hình thức này gồm có
(1) Hiện tượng nhập bào (endocytosis) bao gồm hiện tượng thực bào (phagocytosis),
hiện tượng ẩm bào (pinocytosis), hiện tượng nhập bào qua trung gian receptor.
(2) Hiện tượng thải bào (exocytosis)
7.2.4. Hiện tượng nhập bào
- Thành phần vật chất ngoại bào được đưa vào trong các túi được tạo thành từ sự lõm
vào của màng tế bào
- Trong bào tương các túi nhập bào sẽ hoà lẫn với lysosome, các thành phần trong túi
nhập bào sẽ bị thủy phân bởi các enzyme và các đơn phân sẽ được đưa vào trong dịch nội
bào.
Hiện tượng thực bào (hình 8)
Hình 8: Hiện tượng thực bào
7.2.5. Hiện tượng thải bào

Trang 19
- Hiện tượng thải bào là hiện tượng các cấu trúc được gọi là túi tiết (secretory
vesicle) được tạo thành trong lòng bào tương tiến tới và hòa nhập màng của túi vào màng
bào tương để đưa các thành phần bên trong túi vào dịch ngoại bào.
VIII. Tính chất vật lý của hệ tuần hoàn
8.1. Hệ thống tim mạch
Hệ thống tim mạch gồm có tim và hệ mạch máu, đóng vai trò rất quan trọng trong cơ thể,
có tính chất sinh mạng. Đảm nhiệm các chức năng sau:
Cung cấp oxy và dưỡng chất cho tổ chức, đồng thời mang các chất cần đào thải chuyển
cho các cơ quan có trách nhiệm thải ra ngoài.
Thông tin liên lạc bằng thể dịch: vận chuyển các hormon, các enzym đến các cơ quan,
liên lạc giữa các cơ quan với nhau.
Điều hòa thân nhiệt: nguồn máu nóng sưởi ấm các cơ quan và làm nhiệm vụ thải nhiệt
cho cơ thể.
Trong các chức năng trên, nhiệm vụ cung cấp oxy, glucose cho việc chuyển hóa năng
lượng là nhiệm vụ quan trọng nhất.
Hình 1 : Sự lưu thông máu trong cơ thể
Tế bào não thiếu năng lượng dù chỉ vài giây, đã ngừng hoạt động, nếu thiếu năng
lượng quá 5 phút, nó sẽ tổn thương khó hồi phục.
Tim hoạt động như một máy bơm, hút và đẩy máu vào 2 vòng tuần hoàn: đại tuần
hoàn và tiểu tuần hoàn (Hình 1).
Vòng đại tuần hoàn (tuần hoàn hệ thống) mang máu động mạch giàu oxy và các chất
dinh dưỡng từ tim trái theo động mạch chủ, động mạch chủ tiếp tục phân thành những
động mạch nhỏ dần đến các cơ quan. Ở tổ chức, các tiểu động mạch tiếp nối với mạng mao

Trang 20
mạch, dưỡng chất và khí sẽ trao đổi qua các thành mỏng của mao mạch, dưỡng chất được
cung cấp cho tổ chức. Sau đó máu đã bị khử oxy vào các tiểu tĩnh mạch, được mang ra
khỏi mô, tập trung vào những tĩnh mạch lớn, về tim phải.
Vòng tiểu tuần hoàn (tuần hoàn phổi) mang máu tĩnh mạch từ tim phải theo động
mạch phổi lên phổi, ở mao mạch phổi, khí cacbonic được thải ra ngoài và máu nhận oxy để
trở thành máu động mạch, theo tĩnh mạch phổi về tim trái, tiếp đó bắt đầu một chu trình
tương tự qua vòng đại tuần hoàn.
Như vậy tim là động lực chính của tuần hoàn, tim hút và đẩy máu vào động mạch.
Động mạch và tĩnh mạch dẫn máu đến tổ chức và từ tổ chức về tim. Mao mạch chính là nơi
diễn ra quá trình trao đổi chất giữa máu và mô.
Hệ thống mạch máu có thể xem như hệ ống dòng, vì thế vận tốc chảy của dòng máu
phụ thuộc nhiều vào các yếu tố áp suất dòng máu và tiết diện mạch máu.
8.2. Chức năng vận chuyển khí của máu
8.2.1. Vận chuyển khí O2
Hồng cầu vận chuyển O2 từ phổi đến tổ chức nhờ phản ứng sau:
Hb + O2 Û HbO2 (oxyhemoglobin)
Trong đó O2 được gắn lỏng lẻo với Fe2+
. Đây là phản ứng thuận nghịch, chiều phản
ứng do phân áp O2 quyết định. Trong phân tử Hb, O2không bị ion hoá mà nó được vận
chuyển dưới dạng phân tử O2.
- Khi hít phải không khí nhiều CO (carbon monoxide), hemoglobin sẽ kết hợp
CO để tạo ra carboxyhemoglobin theo phản ứng:
Hb + CO Þ HbCO
Ái lực của Hb đối với CO gấp hơn 200 lần đối với O2, vì vậy một khi đã kết hợp với
CO thì Hb không còn khả năng vận chuyển O2 nữa. Dấu hiệu đầu tiên là da đỏ sáng, bệnh
nhân rơi vào trạng thái kích thích, rồi buồn ngủ, hôn mê và tử vong. Khí CO thường được
sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Điều trị bằng cách đưa bệnh nhân ra khỏi
môi trường nhiều CO, đồng thời cho thở O2. Lượng CO trong không khí là chỉ số đo mức
độ ô nhiễm môi trường.
- Khi máu tiếp xúc với những thuốc hoặc hoá chất có tính oxy hoá, Fe2+
trong
nhân heme chuyển thành Fe3+
và hemoglobin trở thành methemoglobin không còn khả năng
vận chuyển O2. Methemoglobin khi hiện diện trong máu nhiều sẽ gây triệu chứng xanh tím.
Tình trạng này xảy ra khi ngộ độc một số dẫn chất của anilin, sulfonamide, phenacetin,
nitroglycerin, nitrate trong thực phẩm ...
8.2.2. Vận chuyển khí CO2
Hồng cầu vận chuyển CO2 từ tổ chức về phổi theo phản ứng sau:

Trang 21
Hb + CO2 Û HbCO2 (carbaminohemoglobin)
CO2 được gắn với nhóm NH2 của globin. Đây cũng là phản ứng thuận nghịch, chiều
phản ứng do phân áp CO2 quyết định. Chỉ khoảng 20% CO2 được vận chuyển dưới hình
thức này, còn lại là do muối kiềm của huyết tương vận chuyển.
8.3. Lưu lượng tim
Q = Qs . f
-Qs là khối lượng máu mỗi lần tim bóp tống ra (bình thường khoảng
70ml). -f (tần số tim): số lần tim bóp trong 1 phút (bình thường khoảng 70
lần/phút).
Vậy Q = Qs x f = 70ml x 70 lần = 4900ml/phút.
Khi tim co bóp mạnh, máu được đẩy vào động mạch nhiều hơn, thể tích tâm thu
tăng do đó huyết áp cao hơn và ngược lại.
Khi tim đập chậm, trong một số bệnh lý, thể tích tâm thu không tăng nên lưư lượng
giảm và HA giảm. Khi tim nhanh, thể tích tâm thu có giảm chút ít nhưng lưu lượng tăng
nên HA tăng. Nhưng có khi tim đập chậm mà HA không giảm, gặp ở người tập luyện thể
thao.
Ví dụ: Tim đập chậm 50 lần nhưng Qs =100ml , do đó Q = 5000ml
Khi tim đập nhanh (>140lần/phút), thời kỳ tâm trương quá ngắn, không đủ cho máu
trở về tim, do đó thể tích tâm thu giảm và lưu lượng tim giảm, HA giảm.
Bài 3 CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRONG CƠ THỂ SỐNG
I. Điện sinh vật cơ bản
Trong chương này ta sẽ khảo sát một số vấn đề cơ bản của hiện tượng điện sinh vật,
tác dụng của dòng điện lên cơ thể sống và ứng dụng của chúng.
1.1. Các loại điện thế sinh vật
Ý tưởng về mối liên hệ chặt chẽ giữa dòng điện và các hoạt động sống được lan
truyền từ khoảng những năm 1731 khi Gray (Anh) và Nollet (Pháp) khẳng định sự tồn tại
các điện tích ở thực vật, động vật. Tiếp theo đó vào năm 1751 Adanson đã nhận thấy tác
dụng điện của các giống cá điện cũng tương tự như bình Leyden đối với động vật và con
người. Walch (1773) đã chứng minh tính đồng nhất của những tác dụng kể trên đồng thời

Trang 22
cho thấy sự phóng điện của loại cá điện, cũng như bình Leyden được truyền theo dây dẫn
và bị ngắt bởi vật cách điện.
Khởi đầu cho những nghiên cứu về dòng điện sinh học (dòng điện sống) là thí
nghiệm nổi tiếng của bác sĩ người Ý Galvani (1791). Ông là người đã tìm ra đặc trưng
quan trọng của tế bào sống: Giữa tế bào sống và môi trường bên ngoài luôn tồn tại một sự
chênh lệch điện thế. Ðo trên các loại tế bào khác nhau, sự chênh lệch điện thế này vào
khoảng 0,1V, riêng các loại cá điện có thể sinh ra các xung điện (các hiệu điện thế xuất
hiện gián đoạn theo thời gian) khoảng 600V, 100mA. Tuy sau đó rất nhiều nhà bác học
khác cũng quan tâm nghiên cứu, nhưng đến hơn 100 năm sau, con người vẫn chưa hiểu rõ
cơ chế của hiện tượng điện sinh vật. Trong vài chục năm gần đây, nhờ các máy ghi đo điện
chính xác, các máy phát xung điện cũng như các thiết bị điện tử hiện đại, nhờ sự áp dụng
có hiệu quả các phương pháp đồng vị phóng xạ, kính hiển vi điện tử, hóa học tế bào.v.v...
chúng ta mới phát hiện được nhiều quy luật về hoạt động điện của tế bào.
1.2. Điện thế nghỉ
Kết quả của thí nghiệm phát hiện điện thế nghỉ mô tả trên hình 4.1 cho thấy:
Khi 2 điện cực đặt trên bề mặt của sợi thần kinh thì không có sự chênh lệch về điện
thế.
Khi chọc 1 điện cực qua màng vào sâu trong tế bào, còn 1 điện cực đặt trên bề mặt
sợi thần kinh thì giữa hai đầu điện cực xuất hiện một hiệu điện thế.
Khi 2 điện cực chọc xuyên qua màng, không có sự chênh lệch về điện thế.
Như vậy giữa phần bên trong tế bào và môi trường bên ngoài luôn tồn tại một hiệu
điện thế. Sự chênh lệch về điện thế này gọi là điện thế nghỉ hay điện thế tĩnh.
Ðiện thế nghỉ có hai đặc điểm sau:
Mặt trong màng tế bào sống luôn có điện thế âm so với mặt ngoài, tức là điện thế
nghỉ có chiều không đổi.
Ðiện thế nghỉ có độ lớn biến đổi rất chậm theo thời gian. Nếu sử dụng kỹ thuật ghi
đo tốt chúng ta có thể duy trì để độ lớn của điện thế nghỉ không đổi trong nhiều giờ thí
nghiệm; giá trị điện thế nghỉ chỉ nhỏ đi khi hoạt động chức năng của tế bào đã bắt đầu
giảm.
Ðể đo điện thế nghỉ chúng ta bắt buộc phải chọc một trong hai điện cực qua màng
tế bào, làm cho màng tổn thương ít nhiều. Vì vậy điện thế ghi được thực chất là điện thế

Trang 23
xuất hiện khi tế bào bị tổn thương. Ðể giảm tổn thương tới mức tối thiểu, các điện cực
dùng để chọc qua màng phải có kích thước hết sức nhỏ (ta gọi là vi điện cực) sao cho hiệu
điện thế ghi được có thể xem như điện thế nghỉ.
1.2.1. Ðiện thế hoạt động.
Khi tế bào bị kích thích, dấu của điện tích ở hai phía màng tế bào đảo ngược hẳn so
với lúc nghỉ, điện thế mặt ngoài trở nên âm hơn mặt trong. Lúc đó xuất hiện điện thế hoạt
động. Có thể ghi điện thế hoạt động bằng hai phương pháp.
a. Phương pháp hai pha.
Hai điện cực ghi đều đặt trên bề mặt của một sợi thần kinh tại hai vị trí (1) và
(2). Một điện kế nhạy G nối với 2 điện cực trên (hình 4.4a).
Theo quan điểm cổ điển, khi có một tác nhân kích thích vào sợi dây thần kinh (xung
điện, chất hóa học...) sẽ có một sóng hưng phấn mang điện thế âm truyện dọc theo sợi thần
kinh. Như vậy sự thay đổi dấu diện tích ở điểm đặt điện cực tương ứng với sự lan truyền
của sóng hưng phấn so với các điện cực đó sẽ xác định dạng của điện thế hoạt động. Khi
sóng hưng phấn đạt tới điểm đặt điện cực thứ nhất, mặt ngoài màng tại điểm này trở nên
âm và do đó xuất hiện dòng điện theo hướng từ điện cực thứ hai đến điện cực thứ nhất.
Thiết bị ghi đó sẽ ghi lại dao động của dòng điện về một phía (hình 4.4b). Liền ngay sau đó
hưng phấn sẽ bao trùm cả hai vùng điện cực và vùng điện cực thứ hai cũng trở thành âm và
do đó hiệu điện thế giữa hai điện cực bằng 0. Bút ghi trở về giá trị 0 ban đầu (hình 4.4c).
Tiếp tục lan truyền, sóng hưng phấn sẽ rời vị trí (1) chỉ còn ở vị trí (2) khi đó vị trí (2) lại
trở nên âm so với vị trí (1), do dó dòng điện ở mạch ngoài hướng từ điện cực thứ nhất tới
điện cực thứ hai tức là ngược chiều so với dòng điện lúc trước (hình 4.4d). Khi sóng hưng
phấn hoàn toàn rời khỏi vùng đặt điện cực ghi đo, trạng thái nghỉ ngơi ban đầu phục hồi và
hiệu điện thế giữa hai điện cực lại bằng 0 (hình 4.4e).
b.Phương pháp một pha.
Trong phương pháp này, chỉ có một điện cực lớn đặt ở vị trí (2) còn điện cực thứ hai
là một vi điện cực cắm xuyên qua màng ở vị trí (3)(hình 4.5).
Khi chưa kích thích, giữa vi điện cực và điện cực lớn có một hiệu điện thế, đó là điện
thế nghỉ của thần kinh (khoảng -80mV). Khi kích thích thần kinh tại vị trí (1), sóng hưng

Trang 24
phấn sẽ lan truyền về phía vị trí (2): hiệu điện thế giữa hai điện cực tăng từ -80mV dần dần
đạt tới giá trị 0 khi sóng đi tới vị trí (2). Khi sóng hưng phấn truyền từ (2) tới (3) hiệu điện
thế giữa 2 điện cực lại giảm đi từ giá trị 0 về giá trị điện thế nghỉ như lúc ban đầu (-80mV).
Như vậy điện thế hoạt động chính là sự biến đổi nhanh chóng của điện thế nghỉ dưới tác
dụng của một tác nhân kích thích nào đó.
Gần đây, nhờ các dao động ký điện tử nhạy chúng ta đã ghi được tỷ mỉ và chính xác
hơn điện thế hoạt động bằng phương pháp một pha: đỉnh của điện thế hoạt động có dạng
gai nhọn, đỉnh này không dừng lại ở giá trị 0, mà tiếp tục vượt sang phía có giá trị dương
(Hình 4.6). Ðo trên sợi trục khổng lồ của thần kinh cá mực người ta thấy điện thế nghi có
giá trị khoảng 60mV, phần đỉnh của điện thế hoạt động nhô khỏi giá trị 0 khoảng 50mV.
Trên hình 4.6 dựa vào sự biến đổi điện thế ở hai phía của màng chúng ta có thể chia
điện thế hoạt động làm nhiều giai đoạn sau:
 Giai đoạn khử cực (đoạn AA') ứng với lúc hiệu điện thế ở hai phía của màng
biến đổi từ giá trị điện thế nghỉ đến giá trị 0.
 Giai đoạn quá khử cực (gai nhọn A'BB') ứng với hiệu điện thế ở hai phía
màng vượt quá giá trị 0.
 Giai đoạn phân cực lại (đoạn B'C) ứng với lúc hiệu điện thế ở 2 phía của
màng từ giá trị 0 trở về giá trị điện thế nghỉ.
 Giai đoạn quá phân cực (đoạn CD) ứng với lúc hiệu điện thế ở 2 phía màng
có giá trị âm hơn giá trị điện thế nghỉ.
Chính điện thế hoạt động đã đảm bảo cho quá trình dẫn truyền hưng phấn dọc theo
sợi thần kinh. Các kết quả thực nghiệm sau cho thấy rằng điện thế hoạt động có khả năng
lan truyền:
- Ðiện thế hoạt động ghi được càng chậm so với thời điểm kích thích sợi thần kinh
khi ta đặt điện cực càng xa vị trí kích thích.
- Thời gian của một điện thế hoạt động càng lớn khi hai điện cực đặt càng xa nhau.
Trong những điều kiện sinh lý không thay đổi tốc độ lan truyền của điện thế hoạt
động đối với sợi thần kinh là không đổi. Ðối với các sợi thần kinh có đường kính như nhau,
tốc độ lan truyền trên các sợi có bao myêlin lớn hơn trên các sợi không có bao myêlin. Quá
trình lan truyền này không làm thay đổi dạng cũng như biên độ của điện thế hoạt động. Cơ
chế của quá trình lan truyền điện thế hoạt động có thể giải thích như sau:

Trang 25
Ta đã biết ở trạng thái kích thích, dấu điện tích ở hai phía của màng bị đảo ngược so
với lúc nghỉ ngơi. Giả sử màng tế bào đang bị kích thích ở vị trí B lúc đó dấu điện tích mặt
trong màng tại B sẽ (+) và ngoài màng sẽ (-), do đó sẽ xuất hiện dòng tại chỗ có chiều như
trên hình 4.7a đối với sợi thần kinh không có bao myêlin. Chính dòng điện tại chỗ này làm
giảm giá trị hiệu điện thế giữa 2 phía của màng ở vùng lân cận với vùng kích thích. Tại
vùng A khi hiệu điện thế giảm tới một giá trị ngưỡng, điện thế hoạt động sẽ xuất hiện tức là
vùng A đã chuyển sang trạng thái hưng phấn và lại xuất hiện dòng điện tại chỗ giữa vùng
A và vùng lân cận tiếp theo. Cứ như thế sóng hưng phấn được lan truyền dọc theo sợi thần
kinh. Vùng C đã bị hưng phấn trước vùng B, mặc dù có tác động của dòng điện tại chổ,
nhưng không thể chuyển sang trạng thái hưng phấn nữa như A, vì vùng C đang ở trong giai
đoạn trơ.
Khác với trên, quá trình lan truyền trong sợi thần kinh có bao myêlin xảy ra theo lối
nhảy cóc từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác và dòng điện tại chỗ cũng chỉ xuất hiện
tại các eo này (hình 4.7b), chính vì vậy mà tốc độ lan truyền nhanh hơn so với trong sợi
không có bao myêlin.
1.3. Cơ chế hiện tượng điện sinh vật
Vì cơ thể sinh vật có thể coi như một hệ thống chứa dung dịch điện ly, nên khi tìm
hiểu cơ chế hoạt động điện của tế bào người ta nghĩ ngay đến vài trò của các ion trong
dung dịch. Cuối thế kỷ trước 19, Dubois Reymond và Hermann đã so sánh các dấu hiệu
điện sinh vật với lượng ion chứa trong trong tế bào. Sau đó Nernst, Lazarev, Hưber,
Huxley, Katz nghiên cứu hiện tượng này sâu hơn.
Cần nhấn mạnh rằng chừng nào tế bào còn sống, còn có sự chênh lệch về nồng độ
các ion ở trong tế bào và ở môi trường bên ngoài. Thí dụ, nồng độ ion K+ ở trong các sợi
cơ lớn hơn ở không gian bên ngoài tế bào chừng 40 lần, còn nồng độ các ion Na+ thì
ngược lại. Ở môi trường bên ngoài nhiều hơn ở trong sợi cơ khoảng 10 lần. Do đó để tìm
hiểu cơ chế hiện tượng điện sinh vật, trước hết chúng ta cần khảo sát sự xuất hiện hiệu điện
thế khi hai phía của một màng có các dung dịch điện ly nồng độ khác nhau.
1.3.1. Các loại hiệu điện thế.
a. Hiệu điện thế khuếch tán.
Hiệu điện thế này xuất hiện ở ranh giới của các dung dịch điện ly có nồng độ khác
nhau nếu các cation (ion dương đến cathod) và anion (ion âm đến anod) chứa trong các
dung dịch này có độ linh động khác nhau. Còn nếu độ linh động của anion và cation như
nhau, ví dụ như trong trường hợp K+ và Cl-, thì không xuất hiện hiệu điện thế khuếch tán.

Trang 26
Các ion Kali, Natri, Hydro, Clo, Canxi, OH và NH4 giữ vai trò chính trong việc tạo
nên điện thế khuếch tán ở các tế bào và mô. Những ion khác giữ vai trò không đáng kể.
Khi mặt ngoài của tế bào bị huỷ hoại, hai dung dịch trong và ngoài tế bào tiếp giáp
nhau. Các dung dịch này rất khác nhau về thành phần và nồng độ các ion. Vì thế, khi đó
giữa các dung dịch này xuất hiện hiệu điện thế khuếch tán.
b. Hiệu điện thế nồng độ.
Nhúng hai điện cực làm bằng cùng một thứ kim loại vào hai dung dịch có nồng độ
ion kim loại đó khác nhau. Sau khi đạt trạng thái cân bằng, ở mỗi điện cực sẽ xuất hiện một
điện thế mà độ lớn phụ thuộc vào tỷ số nồng độ ion kim loại trong điện cực và trong dung
dịch. Vì nồng độ ion kim loại trong hai dung dịch khác nhau nên giá trị điện thế ở mỗi cực
một khác, giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế Uc, gọi là hiệu điện thế nồng độ.
Như vậy, hiệu điện thế nồng độ được xác định bằng tỉ số nồng độ các ion kim loại
trong hai dung dịch.
c. Hiệu điện thế màng và cân bằng Donnan.
Một trong những nguyên nhân tạo ra sự phân bố không đồng đều các ion là sự có mặt
của màng bán thấm. Tùy thuộc vào kích thước của lỗ màng, điện tích màng và tính thấm
chọn lọc của màng, chúng có thể thấm với các ion này mà không thấm với các ion khác.
Chính vì vậy mà xuất hiện hiệu điện thế màng, giá trị của điện thế màng phụ thuộc đặc tính
và mức độ thấm chọn lọc của màng, kích thước và điện tích của ion và độ linh động của
chúng. Ví dụ: Màng protein ở môi trường kiềm tích điện âm sẽ thấm chọn lọc đối với
cation và không thấm đối với anion. Ở các tổ chức sống nồng độ các dung dịch điện ly, các
hợp chất của chúng với các chất hữu cơ, tính thấm của màng luôn thay đổi do đó việc đánh
giá, giá trị điện thế màng phức tạp hơn nhiều. Một trong những quy luật phân bố các ion ở
hai phía của màng có tính thấm chọn lọc là quy luật cân bằng Donnan.
1.3.2. Lý thuyết ion màng về hiện tượng điện sinh vật.
Theo lý thuyết ion màng, trong quá trình hình thành điện thế sinh vật, các ion ở trong
dịch bào và ở môi trường ngoài tế bào (đặc biệt các ion K+, Na+...) cũng như màng tế bào
có vai trò quyết định. Cho tới nay lý thuyết này vẫn có nhiều ưu điểm trong việc giải thích
các hiện tượng điện sinh vật.
a. Lý thuyết ion màng về điện thế nghỉ.

Trang 27
Bernstein là người đầu tiên đưa ra lý thuyết ion màng về điện thế sinh vật, theo
Bernstein thì ở trạng thái tĩnh màng chỉ thấm đối với K+ và không thấm đối với Ion Na+
cũng như các anion liên kết với ion K+. Vì nồng độ các ion K+ trong tế bào lớn hơn ở
ngoài màng rất nhiều nên ion K+ không ngừng khuếch tán qua màng. Trong khi đó lực hút
tĩnh điện các anion và cation đã giữ chúng ở lại màng và làm cho màng bị phân cực một
cách bền vững. Như vậy chính sự phân bố không đồng đều các ion do tính thấm chọn lọc
của màng là nguyên nhân tạo ra điện thế nghỉ.
Bảng 4.1. Nồng độ các ion tạo điện thêm nghỉ (Na+, K+, Cl)
ở các đối tượng nghiên cứu khác nhau
Quan điểm của Bernstein đã được Boyle và Conley phát triển: ở trạng thái tĩnh, bộ ba
các ion trên được phân bố tại ở 2 phía của màng tế bào giống như sự phân bố các ion ở
trường hợp cân bằng Donnan.
Ðiện thế nghĩ U được xác định bởi tỷ số các nồng độ của ion K+ (hoặc của ion Cl-)
có khả năng khuếch tán qua màng ở trong và ở bên ngoài tế bào.
Bằng thực nghiệm Boyle và Convey đã chứng minh rằng khi nồng độ ion K+ ở môi
trường ngoài có giá trị từ 13 đến 300 mg/lít, các ion Cl- và K+ được phân bố ở hai phía của
màng đúng theo qui luật cân bằng Donnan.
Tuy nhiên giả thuyết trên hầu như bị bác bỏ hoàn toàn khi nhờ kỹ thuật đánh dấu
phóng xạ người ta phát hiện rằng các ion Na+ cũng có thể xâm nhập qua màng vào trong tế
bào được. Mặc đù vậy Deen vẫn nhận xét một cách sâu sắc rằng: Cho dù màng tế bào có
thấm các ion Na+, qui luật cân bằng Donnan vẫn có thể ứng dụng đúng cho các quá trình
phân bố các ion Na+, K+, Cl- ở hai phía của màng nếu giả thiết rằng các ion Na+ có khả
năng vận chuyển ngược chiều građiêng nồng độ để lọt ra ngoài tế bào với tốc độ đúng bằng
tốc độ dòng ion Na+ đi vào trong tế bào. Ý kiến của Deen, đặc biệt là giả thuyết về khả
Ðối tượng nghiên cứu Nồng độ trong dịch
bào (mM)
Nồng độ ở môi
trường ngoài (mM)
Tỉ số Nồng độ trong dịch
bào và Nồng độ ở môi
trướng ngoài
Na+
K+
Cl-
Na+
K+
Cl-
Na+
K+
Cl-
Thần kinh ếch
Cơ ếch
Tim chuột cống
Cơ vân của chó
37
15
13
12
110
125
140
140
26
1,2
1,2
1,2
110
110
150
150
2,6
2,6
4,0
4,0
77
77
120
120
0,340
0,140
0,087
0,080
42
48
35
35
0,048
0,016
0,010
0,010

Trang 28
năng vận chuyển ion Na+ ra ngoài tế bào đã được nhiều thực nghiệm xác minh. Deen cùng
với Boyle, Convey được xem là đã góp phần quan trọng trong quá trình tìm hiểu bản chất
của điện thế nghỉ.
b. Lý thuyết ion màng về điện thế hoạt động.
Bernstein đã giải thích sự xuất hiện của điện thế hoạt động như sau: Khi tế bào ở
trạng thái hưng phấn màng tế bào thấm tất cả các loại ion. Vì vậy, điện thế nghỉ; tạo ra do
kết quả của sự phân bố không đồng đều các ion ở hai phía của màng sẽ mất đi. Dòng các
anion từ trong tế bào ra ngoài làm cho giá trị điện thế nghỉ ở 2 phía của màng sẽ biến đổi từ
giá trị điện thế nghỉ xuống giá trị 0 và như vậy điện thế hoạt động bằng điện thế nghỉ về giá
trị. Giả thiết này của Bernstein tồn tại mãi cho tới khi Hodgkin, Huxley (1938), Cole và
Curtis (1939) phát hiện ra rằng giá trị của điện thế hoạt động lớn hơn giá trị điện thế nghỉ,
tức là sau khi khử cực màng hoàn toàn, điện thế hoạt động tiếp tục tăng và đạt tới giá trị
nào đó.
Sau này Côle và Cơtis cho rằng tính thấm của màng thay đổi phụ thuộc vào trạng
thái của tế bào và đã giải thích được kết quả thí nghiệm của Hodgkin và Huxley mà
Bernstein chưa giải thích được: Khi tế bào ở trạng thái hưng phấn tính thấm của màng đối
với ion Na+ tăng lên, dòng các ion Na+ từ ngoài đi vào tế bào lớn hơn dòng các ion K+ từ
trong tế bào ra ngoài, sự phân cực của màng bị đảo ngược so với lúc nghỉ ngơi và kết quả
là điện thế hoạt động lớn hơn điện thế nghỉ về giá trị. Tế bào trở lại trạng thái với sự phân
bố của các ion như lúc đầu (nghỉ ngơi) là nhờ quá trình dịch chuyển các ion đó ngược chiều
gradien điện hóa nhờ năng lượng của quá trình trao đổi chất.
Phương pháp cố định điện thế: Bản chất của phương pháp là thông qua một vi điện
cực đặt trong tế bào và một điện cực ở bên ngoài màng người ta đặt một điện áp khử cực có
giá trị được ổn định nhờ bộ khuếch đại có mối liên hệ ngược (hồi tiếp). Ðồng thời thông
qua một hệ điện cực khác ta thu nhận và ghi lại dòng điện xuất hiện trong từng trường hợp
thí nghiệm. Nhờ phương pháp này Hodgkin, Katz và Huxley (1952) đã giải thích được khá
rõ cơ chế của điện thế hoạt động.
Người ta tính được rằng cứ 0.01s, cơ và thần kinh có thể phản ứng với vài triệu xung
điện đến kích thích, do vậy ở trong tế bào lượng ion K+ giảm đi, ion Na+ tăng lên đáng kể.
Ðể điều chỉnh cho nồng độ các ion này ở hai phía của màng tế bào có giá trị không đổi, sau
mỗi lần kích thích trong cơ và thần kinh phải xảy ra một quá trình vận chuyển K+ và Na+
theo chiều ngược lại. Ðó là quá trình vận chuyển tích cực, ngược chiều với građiên nồng độ
mà chúng ta đã nghiên cứu ở bài 3.
c. Hạn chế của thuyết ion màng về hiện tượng điện sinh vật.

Trang 29
- Trong hoạt động điện của cơ và thần kinh, lý thuyết ion màng chưa giải thích được
vai trò của ion hóa trị 2 và hóa trị 3, mặc dù có nhiều kết quả thực nghiệm khẳng định vai
trò của ion Ca2+ trong quá trình hình thành điện thế hoạt động.
- Thuyết ion màng đã thiếu sót khi cho ràng toàn bộ các ion ở 2 phía của màng ở
trạng thái tự do, nghĩa là có thể khuếch tán qua màng. Thực nghiệm đã chứng minh rằng
trong cơ có một lượng các ion K+ nhất định ở trạng thái liên kết và chúng không tham gia
vào quá trình tạo nên điện thế sinh vật.
Lý thuyết ion màng chưa chú ý đến vai trò của màng: khi tế bào bị kích thích, trong
màng xảy ra sự biến đổi về cấu trúc, hình dạng của các phần tử cấu tạo nên màng.
d. Vai trò của các ion Ca++ trong hoạt động điện của tế bào.
Nhiều thực nghiệm đã cho thấy sự tham gia của ion Ca++ vào hoạt động điện của tế
bào cụ thể là ion Ca++ tham gia khử cực màng các loại tế bào, kể sau bị kích thích: tế bào
cơ trơn, cơ lim, nơron một số loại động vật có xương sống. Tính chất chung đối với những
loại tế bào này là sự tồn tại của kênh "Canxi" và điện thế hoạt động có bản chất
NatrṩCanxi. Nhiều nhà nghiên cứu đã giả thiết rằng ở màng tồn tại các kênh dẫn "nhanh và
"chậm", khi tế bào bị kích thích các kênh đẫn "nhanh" cho dòng ion Na+ đi vào tế bào và
hình thành giai đoạn đầu của điện thế hoạt động, sau đó các kênh dẫn chậm sẽ tiếp tục cho
ion Na+, Ca++ đi qua hoàn thành quá trình khử cực. Chính sự có mặt của các nhóm có ái
lực khác nhau đối với các ion thấm ở kênh mà kênh có thể cho ion này đi qua và giữ các
ion khác lại.
- Bên cạnh đó người ta cho rằng ion Ca++ có tham gia vào cấu trúc lớp ngoài màng
tế bào. Khi tế bào ở trạng thái kích thích, lượng ion Ca++ trong màng giảm đi, do đó tính
dẫn điện cũng như tính thấm của màng tế bào thay đổi. Ðể hiểu rõ điều này cần nghiên cứu
những biến đổi về cấu trúc của protein hoặc phospholipid, là những đại phân tử mà ion
Ca++ có thể đến kết hợp, khi tế bào từ trạng thái nghỉ ngơi chuyển sang trạng thái hoạt
động (hình 4.11).
II. Ghi điện sinh vật
2.1. Biến đổi tín hiệu không điện thành điện
- Biến đổi quang điện: biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng thông qua
tế bào quang điện.
- Quang trở: vật liệu được sử dung có tính chất thay đổi giá trị điện trở khi có
ánh sáng chiếu vào.
- Biến đổi điện dung, điện cảm: sử dung sự thay đổi điện dung của tụ điện, từ đó
gây ra một biến thiên điện. hay dựa vào hiện tượng thay đổi điện cảm của cuộn dây có lõi
sắt khi có sự dịch chuyển tương đối giữa cuộn dây và lõi sắt.

Trang 30
- Biến đổi nhiệt điện: dựa vào hiện tượng nhiệt điện giữa hai kim loại tiếp xúc
nhau, hai kim loại khác nhau tiếp xúc nhau sẽ hình thành một hiệu điện thế gọi là hiệu điện
thế tiếp xúc. Dòng điện có thể được sinh ra dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối
hàn.
- Biến đổi áp điện: một số tinh thể có tính chất tạo nên một hiệu điện thế giữa
hai mặt khi có tác dụng cơ học nén hoặc kéo.
2.2. Khuếch đại tín hiệu điện
Thông thường tín hiệu nhận được từ cơ thể rất yếu, để có thể nhận biết được cần
phải tăng độ lớn của tín hiệu lên. Việc đó có thể thực hiện được dựa vào mạch khuếch đại
tín hiệu.
Mạch khuếch đại cơ bản dùng transitor
Mạch khuếch đại thuật toán
2.3. Một số kỹ thuật ghi điện sinh vật
2.3.1. Ghi bằng dao động kí

Trang 31
2.3.2. Bộ ghi cơ
Hoạt động: một bút vẽ được điều khiển bằng hệ thống điện, hệ thống này nhận tín
hiệu thông qua một đầu đo (đầu đo có tác dụng biến đổi tín hiệu không điện thành điện),
qua một mạch khuếch đại trước khi đến hệ thống điều khiển.

Trang 32
Có thể sư dụng các phương pháp trên để đo các bộ phận trên cơ thể:
a. Ghi điện tim: để ghi được điện tim ta phải chon hai điểm có độ chênh lệch điện
thế lớn. chênh lệch gữa hai điểm trên cơ thể gọi là chuyển đạo điện tim. Các chuyển đạo
mấu đo được đặt tên là:
- Chuyển đạo DI ghi hiệu điện thế giữa tay trái và tay phải
- Chuyển đạo DII ghi hiệu điện thế giữa tay phải và chân trái
- Chuyển đạo DIII ghi hiệu điện thế giữa tay trái và chân phải
Ngoài ra còn có các chuyển đạo trước tim và chuyển đạo đơn cực các chi.
b. Ghi điện não
Song điện não là những dao động có tần số, biên độ, hình dạng khác nhau. Có thể
phân loại song não theo các quan niệm khác nhau. Dưới đây là một trường hợp phân loại
song não:
- Sóng delta: 0,5-0,3Hz trong trường hợp đang ngủ hay bệnh lý, song này
thường được ghi ở phần sau của não.
- Sóng teta: 4-7Hz thường gặp ở trẻ con, với người khỏe mạnh khó phát hiện
loại song này.
- Sóng alpha: 8-13Hz xuất hiện ở người lớn khỏe mạnh.
- Sóng beta: 14-30Hz ghi được trên đa số người, tuy nhiên trên người khỏe
mạnh tỷ lệ này rất nhỏ.
- Sóng gama: 30-50Hz
c. Ghi điện cơ
Ở người khỏe mạnh, dung điện cực kim xuyên vào cơ có thể đo được điện thế hoạt
động của một đơn vị vận động co cơ yếu.
d. Ghi điện võng mạc

Trang 33
Theo Dubois Raymond bình thường giữa giác mạc và đáy mắt có một hiệu điện thế
tĩnh khoãng 4-10µV. khi chiếu một luồng sang mạnh vào mắt thì làm phát sinh một chuỗi
xung điện đặc biệt có thể ghi nhận được. hình dưới đây cho biết điện võng mạc đồ bình
thường và bệnh lý.
III. Tác dụng sinh lý và ứng dụng của dòng điện một chiều
1.1. Dòng điện là gì ?
Dòng điện là sự dẫn truyền có hướng của các điện tích trong môi trường vật chất
hoặc trong chân không. Trong vật rắn là điện tử tự do, trong chất lỏng và chất khí là các
ion. Trong tự nhiên người ta chia các chất thành 3 loại : dẫn điện, bán dẫn và cách điện.
Tùy hướng dẫn truyền của điện tích, ta có dòng điện một chiều khi hướng vận động không
đổi và dòng điện xoay chiều khi điện tích luôn thay đổi hướng vận động.
1.2. Cơ chế tác dụng của dòng điện một chiều
Khi dòng điện một chiều đều đi qua cơ thể, giữa các điện cực có một điện trường
hằng định làm cho các ion (và các phân tử có ion bám vào) di chuyển, đồng thời có sự di
chuyển các phân tử nước về cực âm. Tốc độ di chuyển các ion không đều, ion điện tích ít,
trọng lượng nhỏ, ion vô cơ di chuyển nhanh hơn. Tốc độ các ion xuyên qua màng tế bào
phụ thuộc vào kích thước ion sau khi đã hút nước, cho nên độ tích điện của các tế bào, tổ
chức ở các màng ngăn có sự thay đổi lớn, các ion lớn bị chặn lại, còn các ion kích thước
nhỏ thì vận chuyển xa hơn.
Theo thuyết "kích thích do ion", sự tập trung các ion natri và kali ở cực âm (–) làm
tăng sự kích thích tế bào do tính thấm màng tế bào tăng. Các ion canxi, magiê tụ tập ở cực
dương (+) làm giảm sự hưng phấn tế bào và làm các khe kẽ màng tế bào bịt kín lại. Các ion
hyđrô tập trung ở cực âm (–), ion oxy ở cực dương (+). Sự thay đổi mật độ các ion ảnh
hưởng đến sự phân tán của các chất dạng keo, làm chúng đẩy hoặc hút nhau mạnh hơn. Các
ion hyđrô và nhóm hyđrôxin (OH) quyết định quá trình di chuyển ion từ môi trường ngoài
tế bào vào trong tế bào và sự chuyển hóa các ion trong tế bào. Sự thay đổi pH do tăng số
lượng các phân tử chất điện giải chưa phân ly cũng kép theo sự thay đổi sức thấm qua
màng tế bào.

Trang 34
Sự thay đổi về ion (bố trí, vận động, tính chất …) nói trên là cơ sở cho tác dụng sinh
lý của dòng điện một chiều đều :
– Sự thay đổi về ion của các lớp trên cùng của da do dòng điện một chiều gây ra,
trước hết gây kích thích các cảm thụ da, tạo nên hiện tượng cảm giác kiến bò, kim châm,
nóng rát. Các cảm giác này được đưa về các trung tâm trong tủy sóng và não. Phản ứng
phản xạ tiếp theo là sự giãn mạch ở vùng đặt điện cực kéo dài hàng giờ sau khi cắt dòng
điện. Bản thân yếu tố tăng tuần hoàn có tác dụng điều trị cao (tăng dinh dưỡng chuyển hóa,
thải trừ các chất có hại …, làm giảm phù nề, giảm đau …) nó còn tạo ra histamin và nhiều
chất có tác dụng sinh học như axêtylcholin … làm thay đổi các quá trình chuyển hóa dinh
dưỡng và là nguồn gốc của nhiều phản xạ khác.
– Ở các tổ chức nằm trong đường điện di (nói cách khác là đường sức của điện
trường), cũng có sự di chuyển, tập trung ion ở hai mặt các màng ngăn làm tăng sức cản
dòng điện và là nguyên nhân kích thích các cơ quan cảm thụ nội trong mạch máu và phủ
tạng, đầu mối của nhiều phản xạ phức tạp tạo nên sự điều hòa tuần hoàn dinh dưỡng, điều
hòa trương lực cơ xương, cơ phủ tạng và thành mạch, điều hòa bài tiết và tác dụng giảm
đau.
– Đáng chú là tác dụng điện một chiều đều, dùng theo cách thông thường trong vật
lý trị liệu phụ thuộc đáng kể vào lượng điện tích âm đưa vào cơ thể, nói một cách khác là
phụ thuộc vào cường độ, thời gian và bề mặt điện cực. Khi dòng điện quá yếu (dưới
ngưỡng) các hiện tượng và tác dụng sinh lý nói trên không quan sát được vì nó chưa đủ gây
ra các phản ứng của cơ thể.
1.3. Chỉ định của dòng điện một chiều
– Tăng cường điều hòa hoạt động thần kinh thực vật và các quá trình hoạt động thần
kinh cao cấp trong suy nhược thần kinh, mất ngủ, thay đổi tính tình v.v…
– Tăng cường tuần hoàn dinh dưỡng ở một bộ phận chi thể trực tiếp hoặc phủ tạng ở
sâu bằng phản xạ gián tiếp qua một tiết đoạn thần kinh, để đạt tới mục đích cuối cùng là
phục hồi chức năng hoặc loại trừ quá trình bệnh lý tại bộ phận đó.
– Dùng để đưa các ion thuốc vào cơ thể bằng hiện tượng điện phân thuốc. Phương
pháp có ưu điểm là kết hợp và nhân lên nhiều lần tác dụng của thuốc với tác dụng của dòng
điện, được sử dụng rất rộng rãi trong điều trị điện.
– Dùng tác dụng gây bỏng tại điện cực âm để đốt các chân lông mi xiêu vẹo, các hạt
cơm, nốt ruồi.
1.4. Tác dụng của dòng điện một chiều trong điện châm
Khi cho dòng điện một chiều qua kim châm cứu vào cơ thể, có những đặc điểm sau :
– Dòng điện được đưa trực tiếp ngay tới các tổ chức tế bào của cơ thể.

Trang 35
– Dòng điện được đưa ngay vào các huyệt, các nơi của cơ thể có một mẫn cảm đặc
biệt, nơi tập trung "khí" theo học thuyết kinh lạc, nơi đó có rất nhiều sợi thần kinh cảm giác
và có liên quan đến phủ tạng theo những phát hiện của y học hiện đại.
– Hiện tượng nổi bật nhất trong những hiện tượng nói trên khi ta cho dòng điện qua
kim vào cơ thể là hiện tượng điện phân và hiện tượng hủy hoại tổ chức do bỏng hóa học.
Hiện tượng bỏng này xảy ra dọc phần kim đâm vào tổ chức, nhưng do dòng điện rất nhỏ
nên các tổn thương không nhiều. Lúc rút kim ra, các tổ chức bị hủy hoại đóng vai trò một
vật kích thích đối với huyệt đó trong một thời gian (hàng tuần).
– Tác dụng giảm đau, giảm co thắt tại cực dương và tác dụng hưng phấn, tăng trương
lực tại cực âm vẫn tồn tại rõ rệt.
Vì những đặc điểm nêu trên, nhất là những hiện tượng điện phân gây bỏng tổ chức,
nên thường chỉ dùng dòng điện một chiều đều cho điều trị các bệnh mạn tính. Châm một
lần có tác dụng trong 5 – 7 ngày. Do bệnh mạn tính phải điều trị hàng tháng, thậm chí hàng
năm số lần châm cứu như vậy không quá nhiều và bệnh nhân chịu đựng được dễ hơn.
Ngoài ra, cần chú ý đến việc điện phân ăn mòn kim loại nhất là các loại kim bằng
thép thường. Khi thấy đã rỉ phải thay ngay để khỏi gãy kim nằm lại trong người.
IV. Tác dụng sinh lý và ứng dụng của dòng điện xoay chiều
4.1. Dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều dùng trong điều trị là do nhiều xung điện tạo nên, các xung
điện là do một dòng điện ngắt quãng có chu kỳ tạo nên. Thời gian có điện chỉ rất ngắn xen
kẽ với các khoảng nghỉ không có điện.
Hình 1 : Hình thể các xung điện
Đặc trưng của một xung điện là :

Trang 36
Hình 2 : Đặc trưng của một xung điện
– Hình thể xung (xung tam giác, xung vuông, xung hình sin)
– Thời gian xung tồn tại t (còn gọi là độ dài xung)
– Thời gian nghỉ t0. (cường độ xung bằng zero)
– Thời gian một chu kỳ xung lập lại T, bao gồm cả thời gian có xung và thời gian
nghỉ.
– Biên độ xung I (tức là cường độ xung cao nhất)
Đặc trưng của một dòng điện xung là :
– Hình thể xung.
– Tần số xung f (hoặc F)
– Tỷ lệ giữa t và t0.
– Thời gian của một đợt xung và thời gian nghỉ giữa các đợt xung.
– Cách biến điệu theo biên độ hay tần số, biên độ và tần số của biến điệu … hình thể
của xung biến điệu (hình 3)
Hình 3 : Biên độ và tần số
Trong điều trị bằng dòng điện xung hiện nay, người ta dùng tần số xung không quá
5 – 6 KHz và điện thế không quá 300V. Vì thế mới có tên gọi : điện xung tần số thấp và
điện thế thấp.

Trang 37
4.2. Các loại dòng điện xung dùng trong điều trị
- Dòng điện faradic (dòng điện xung tam giác) :
Đặc trưng : xung gai nhọn, tần số 100Hz, t0 = 1 – 1,5ms, liên tục hoặc có biến điệu
theo biên độ hoặc ngắt quãng (dòng faradic có nhịp).
- Dòng điện Leduc (dòng điện xung vuông) : theo tên người đầu tiên ứng dụng
xung điện vuông trong điều trị.
Đặc trưng : xung hình chữ nhật, tần số từ 100 – 1000Hz, t0 = 0,01 – 1ms, dòng điện
có thể biến điệu tần số hoặc biên độ.
- Dòng điện Lapicque (dòng điện xung hình lưỡi cày) :
Đặc trưng : xung hình lưỡi cày, lên và xuống từ từ (theo hàm mũ). Tần số, độ dốc
của xung có thể thay đổi được t0 = 1,6 – 60ms. Có thể biến điệu tần số, biên độ, hoặc thay
đổi độ dốc lên và xuống.
- Dòng điện Bernard hay dòng diadynamic (dòng điện xung hình sin)
Đặc trưng : xung cơ bản hình sin, độ dốc xuống có cải biên cho thoai thoải hơn. Tần
số cơ bản có hai loại : 50Hz và 100Hz. Các dòng điện xung hình sin có thể dùng riêng hoặc
phối hợp với nhau, có nhịp nghỉ, hoặc biến điệu biên độ …
- Dòng điện Nemec (dòng điện giao thoa) :
Khi đặt hai cặp điện cực chéo nhau thành hình chữ nhật và cùng một lúc cho vào hai
dòng điện xung có tần số gần bằng nhau (4.000 và 4.000 ± 10 – 100Hz) thì trong khi lan
truyền trong các lớp tổ chức sâu chúng sẽ đan vào nhau, sẽ "giao thoa" với nhau tạo nên
một dòng điện xung mới, có tần số thấp, bằng hiệu của hai tần số nói trên, tức là 10 –
100Hz.
4.3. Tác dụng sinh học của dòng điện xung
Dòng điện xung có cường độ thay đổi đột ngột nên điện trường tác dụng trên cơ thể
nằm giữa các điện cực cũng thay đổi đột ngột theo sự lên xuống của các xung. Mặt khác sự
tiếp diễn các xung theo một tần số nhất định cũng là một đặc điểm khác với tác dụng liên
tục của dòng điện một chiều.
Khi cho một dòng điện xung tác dụng trên cơ thể thì ta quan sát thấy các tác dụng
sau đây :
– Tác dụng kích thích : do sự lên xuống của cường độ, độ dốc lên xuống càng dựng
đứng thì tác dụng kích thích càng mạnh. Đó là do mật độ các ion trên màng tế bào và tổ
chức bị thay đổi đột ngột mỗi lần điện trường giữa các điện cực thay đổi. Khi tần số xung
dưới 20Hz thì mỗi xung giật một cái như có người đập vào và gây co cơ, từ 20 – 60Hz thì

Trang 38
có cảm giác rung mạnh và co cơ liên tiếp, trên 60Hz thì cảm giác rung nhẹ dần và co cơ
liên tục. Khoảng 4.000 – 5.000Hz thì chỉ còn cảm giác lăn tăn kiến bò nhẹ, các cơ không
rung, không co nữa, cảm giác gần giống như khi có một dòng điện một chiều đi qua.
– Tác dụng ức chế cảm giác và trương lực cơ : Khi dòng điện xung tác dụng liên tục
thì nhanh chóng sau 30 giây đến 1 phút cảm giác rung và co cơ yếu dần. Nếu có hiện tượng
co thắt và đau trước đó thì các hiện tượng này giảm đi. Tác dụng ức chế đến nhanh hơn,
khi tần số xung cao hơn 60Hz. Tần số gây ức chế tốt nhất là 100 – 150Hz.
– Ngoài ra các dòng điện xung tần số thấp và điện thế thấp đều có tác dụng như
dòng điện một chiều, có cực dương và cực âm có thể dùng để điện phân thuốc.
4.4. Phản ứng của cơ thể đối với dòng điện xung và hiệu quả điều trị
4.2.1. Khái niệm về ngưỡng và vùng hiệu lực điều trị điều trị :
Ta cho một dòng điện xung nhất định tác động trên một bộ phận cơ thể bệnh nhân và
tăng cường độ dòng điện lên dần. Lúc đầu bệnh nhân không cảm thấy gì, phải tăng lên đến
một mức nào đó thì bệnh nhân mới cảm thấy dòng điện đi qua như kim châm (thí dụ 1mA).
Mức 1mA này chính là ngưỡng cảm giác của bệnh nhân này đối với dòng điện trong thời
điểm đó. Tăng dòng điện đến 2mA thì bệnh nhân cảm thấy rung cơ do các thớ cơ co rút
theo nhịp xung : 2mA là ngưỡng co cơ. Tăng thêm cường độ thì cảm giác rung càng mạnh
đến 4mA thì bệnh nhân thấy đau : 4mA là ngưỡng đau.
Khi điều trị, cường độ dòng điện dưới ngưỡng cảm giác thì không có tác dụng,
cường độ trên ngưỡng đau thì bệnh nhân chịu không nổi. Cường độ dòng điện phải được
duy trì ở giữa ngưỡng đau và ngưỡng cảm giác. Vùng này gọi là vùng có hiệu lực điều trị.
Ngưỡng đối với một dòng điện thay đổi từ người này sang người khác ; ở một người thì
thay đổi từ lần điều trị này sang lần điều trị khác, không có tiêu chuẩn chung.
4.2.2. Khái niệm về quen của cơ thể
Trong thí dụ trên, sau khi đến ngưỡng cảm giác, ta không tiếp tục tăng dòng điện, thì
chỉ giây lát sau (từ 15 – 60 giây) bệnh nhân không cảm thấy dòng điện đi qua cơ thể nữa.
Đó là hiện tượng "quen". Muốn thấy lại cảm giác ta phải tăng dòng điện lên 1,2 – 1,5mA.
Cho nên trong điều trị ta phải tăng dần cường độ để giữ dòng điện nằm "trong vùng có hiệu
lực" thì mới đạt được kết quả mong muốn.
4.2.3. Các biện pháp chống quen
– Tăng dần cường độ.
– "Biến điệu" (tức là thay đổi cường độ dòng điện, còn gọi là biến điệu biên độ)
– Biến điệu tần số.
– Xen kẽ các nhịp nghỉ vào dòng điện.

Trang 39
– Hạn chế thời gian một lần điều trị lâu không quá 6 – 8 phút, và một đợt điều trị
không kéo dài quá 5 – 7 ngày. Các đợt điều trị tiếp theo cách đợt trước ít nhất là 3 tuần.
4.5. Một số chỉ định của dòng điện xung
Dòng điện xung có hai tác dụng chính là kích thích cảm giác, gây co cơ và ức chế
thần kinh. Trên thực tế dòng điện xung được sử dụng rộng rãi để :
– Kích thích các cơ bị liệt.
– Chống đau : do các xung kích thích liên tiếp các sợi thần kinh cảm giác, làm cho
trung tâm nhân cảm giác lâm vào tình trạng không phản ứng được, không truyền được cảm
giác đau lên trên.
– Tăng cường tuần hoàn ngoại vi khi có hiện tượng co thắt mạch, phù nề, xung
huyết tĩnh mạch v.v
Bài 4 CÁC HIỆN TƯỢNG ÂM CỦA CƠ THỂ SỐNG
I. Dao động điều hòa
1.1. Phương trình dao động
Dao động điều hòa là dao động được mô tả theo qui luật hàm sin hoặc cosin
Khi khảo sát dao động của hệ ta thiết lập phương trình vi phân
2
2
0
d x
x
dt
 
Giải phương trình trrên ta được: x = Acos(t + )
x: li độ
A: biên độ, là giá trị cực đại của x( A luôn >0), phụ thuộc vào cách kích thích dao
động.
: tần số góc (rad/s)
t +  : pha dao động
 : pha ban đầu (rad), phụ thuộc vào điều kiện ban đầu.
Chu kỳ dao động điều hòa: T =
2

, chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ, không
phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài.

Trang 40
Nếu trong thời gian t con lắc thực hiện được N dao động, mỗi dao động mất thời
gian T, thì: t=N.Tchu kỳ dao động là:
N
t
T 
- Tần số f =
1
T
=
2


, là số dao động vật thực hiện trong
một giây.
1.2. Biểu thức vận tốc, gia tốc
1.2.1. Vận tốc:
Vận tốc của vật dao động điều hòa
xd
v
dt

v = -Asin(t + )
 vmax = A khi x = 0 (tại VTCB)
 v = 0 khi x =  A (tại vị trí biên)
1.2.2. Gia tốc:
a = – 2
Acos(t + ) = – 2
x (giá trị của a phụ thuộc vào giá trị của x)
 amax = 2
A khi xmax (x =  A) (tại vị trí biên)
 a = 0 khi x = 0 (tại VTCB)
1.3. Năng lượng của dao động điều hòa
Thế năng: Et =
1
2
kx2
=
1
2
kA2
cos2
( ) t
- Động năng: Eđ =
1
2
mv2
=
1
2
kA2
sin2
( ) t
- Cơ năng của con lắc lò xo: E = Et + Eđ = Et max = Eđ max =
1
2
kA2
=
1
2
m2
A2
= const .
* Chú ý:
- Cơ năng không thay đổi và tỉ lệ thuận với bình phương biên độ (A2
)
- Li độ x, vận tốc v, gia tốc a cùng biến thiên điều hòa với chu kì T (hoặc tần số f)
còn động năng và thế năng cùng biến thiên tuần hoàn với chu kì T’ =
T
2
(hoặc cùng tần số
f’ = 2f)
1.4. Tổng hợp dao động
 Độ lệch pha giữa hai dao động cùng tần số: x1 = A1cos(t + 1) và x2 =
A2cos(t + 2)
+ Độ lệch pha giữa dao động x1 so với x2:  = 1 − 2
Nếu  > 0  1 > 2 thì x1 nhanh pha hơn x2.
Nếu  < 0  1 < 2 thì x1 chậm pha hơn x2.

Trang 41
+ Các giá trị đặc biệt của độ lệch pha:
 = 2k với k  Z → hai dao động cùng pha
 = (2k+1) với k  Z → hai dao động ngược pha
 = (2k + 1)
2

với k  Z → hai dao động vuông pha
 Dao động tổng hợp: x = Acos(t + )
+ Biên độ dao động tổng hợp: A2
= 2
1A + 2
2A + 2A1A2cos(2 – 1)
Chú ý: A1 – A2  A  A1 + A2
Amax = A1 + A2 khi x1 cùng pha với x2
Amin = A1 – A2 khi x1 ngược pha với x2
+ Pha ban đầu: 1 1 2 2
1 1 2 2
A sin A sin
tg
A cos A cos
  
 
  
II. Sóng cơ học
2.1. Khái niệm về sóng cơ học
 Sóng cơ học: là dao động lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian.
 Sóng ngang: là sóng cơ học mà phương dao động vuông góc với phương truyền
sóng.
 Sóng dọc: là sóng cơ học mà phương dao động trùng với phương truyền sóng.
2.2. Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ
 Biên độ sóng: là biên độ dao động của 1 phần tử môi trường có sóng truyền qua.
 Chu kì sóng (T): là chu kì dao động của 1 phần tử môi trường có sóng truyền qua.
f
T
1
 (với f là tần số sóng.)
 Tốc độ truyền sóng: là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.
 Bước sóng (λ): Là quãng đường mà sóng truyền được trong 1 chu kì sóng.Hoặc là
khoảng cách giữa 2 điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng
pha với nhau.
Mối liên hệ giữa T, v và λ là:
f
v
vT 
 Năng lượng sóng: là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng
truyền qua.
2.3. Phương trình sóng cơ
Xét sóng tại nguồn: u0 = acosωt
Khi sóng truyền tới điểm M cách O khoảng d thì phương trình sóng là:

Giao trinh ly sinh

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Giao trinh ly sinh

Similar to Giao trinh ly sinh (20)

More from Le Tran Anh

More from Le Tran Anh (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Giao trinh ly sinh