Нелинейная электрическая модель проводимости биологической клетки

Abstract

Представлена модель проводимости биологической клетки в виде эквивалентной нелинейной электрической схемы. Модель предполагает, что структурные элементы клетки − мембрана и цитоплазма, могут быть представлены в виде резистивно-емкостной цепи, расчет которой можно выполнять по методам теории цепей. Получено уравнение нелинейной функции проводимости одиночной клетки, а на этой основе и проводимости 2-клеточного эмбриона в зависимости от внешнего напряжения, прикладываемого посредством микроэлектродов по методу импульсной кондуктометрии. Показано, что для 2-клеточного эмбриона дополнительно возникает зависимость проводимости от ориентации клетки относительно оси микроэлектродов. Построенная электрическая модель адекватно объясняет эксперименты по измерению проводимости клеток в импульсном электрическом поле.

Представлено модель провідності біологічної клітини у вигляді еквівалентної нелінійної електричної схеми. Модель припускає, що структурні елементи клітини – мембрана і цитоплазма, можуть бути представлені у вигляді резисторноємнісного ланцюга, розрахунок якого можна виконувати за відомими правилами для електричних елементів і з'єднань. Одержано рівняння нелінійної функції провідності поодинокої клітини, а на цій основі і провідності 2-клітинного ембріона залежно від зовнішньої напруги, що прикладається за допомогою мікроелектродів за методом імпульсної кондуктометрії. Показано, що для 2-клітинного ембріона додатково виникає залежність провідності від орієнтації клітини щодо осі мікроелектродів. Побудована електрична модель адекватно пояснює експерименти з вимірювання провідності клітин в імпульсному електричному полі.

The model of biological cell conductivity as equivalent nonlinear electric scheme is represented. A model assumes that structural elements of cell are a membrane and cytoplasm, can be represented as a resistor-capacity circuit, the calculation of which can be executed by known rules for electric elements and connections. Equation of nonlinear function of single cell conductivity is got, and on this basis and conductivity of 2-cell embryo, depending on the external voltage put by means of microelectrodes on the method of pulse conductometry. It is shown that for 2-cell embryo additionally there is dependence of conductivity on cell orientation in relation to the microelectrodes axis. The built electric model adequately explains the experiments on measuring of cells conductivity in pulse electric field.