Тема- Мембранні потенціали спокою та дії
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Практична робота №4
Тема: Мембранні потенціали спокою та дії.
Мета роботи: навчитись пояснювати механізми утворення потенціалу дії та його поширення в нервових волокнах.
Обладнання: таблиці.
Теоретичні відомості.
I. Утворення потенціалу спокою ПС.
Озн. Потенціал спокою – це різниця потенціалів на мембрані, яка
відраховується від зовнішньої поверхні, якщо клітина знаходиться в не збудженому стані.
Механізм утворення ПС слідуючий:
а) Концентрація іонів Na+ і K+ всередині клітини і зовні різна:
іонів K+ всередині в 24-40 разів більше, ніж зовні, іонів Na+ навпаки: зовні в
10-20 разів більше, ніж всередині.
б) Мембрана напівпроникнена, тобто вона проникнена для іонів калія і погано
проникнена для інших іонів, наприклад, іони калія в 20 разів краще проникають через мембрану, ніж іони натрія.
в) Внаслідок вищесказаного зсередини назовні іонів калія рухається значно більше, ніж всередину, тому на зовнішній поверхні накопичується позитивний заряд, а на внутрішній – негативний (за рахунок негативних іонів хлора).
г) Заряди на поверхнях мембрани утворюють електричне поле, яке починає перешкоджати подальшому руху іонів калія і встановлюється динамічна рівновага, при якій число іонів калія, які рухаються всередину, дорівнює числу іонів, які рухаються назовні.
Для нервової клітини: ПС=-80мВ. В стані спокою всі іонні канали закриті. На
зовнішній поверхні позитивний заряд, а на внутрішній – негативний.
Потенціал спокою застосовується клітиною для електричного транспорта речовин через мембрану.
II. Утворення потенціалу дії ПД.
Озн. Потенціал дії – це різнця потенціалів, яка утворюється на мембрані при збудженні клітини.
Механізм утворення ПД на прикладі нервової клітини:
а) Під дією факторів збудження різниця потенціалів між поверхнями мембрани знижується до -50мВ (потенціал деполярізації).
б) При -50мВ відкриваються потенціалзалежні натрієві канали, і іони натрія Na+ починають інтенсивно рухатись всередину, де їх значно менше, ніж назовні (проникненість для іонів натрія в цей момент стає в 20 разів більше, ніж для іонів калія). Відбувається деполяризація мембрани, тобто зміна знаку заряду на її поверхнях: внутрішня поверхня заряджається позитивно, а зовнішня – негативно. Процес продовжується до тих пір, поки різниця потенціалів не стане рівною +40мВ, тобто ПД=+40мВ.
в) При 40мВ натрієві канали закриваються, а відкриваються калієві. Іони калія K+ рухаються назовні, несучи позитивний заряд, і поверхні знову перезаряджаються: зовнішня стає позитивною, внутрішня – негативною, цей процес перезарядки називається реполяризацією і продовжується до встановлення різниці потенціалів -100мВ.
г) Після цього протягом деякого часу мембрана знаходиться в так званому рефрактерному стані, коли вона не може бути збудженою. В цей час калій – натрієвий насос повертає іони натрія і калія на свої місця і відновлює потенціал спокою.
Механізм утворення ПД на прикладі кардіоміоцита (типових міокардіальних волокон~99% всієї маси міокарда)
а).В стані покою - ПСп = -90мВ канали закриті.
Іони кальцію - зовні мембрани
Для скорочення міокарду, іони повинні зайти всередину, а після скорочення видаляються.
б) при збудженні кардіоміоцита потенціал знижується до потенціалу деполяризації - 60мВ. Відкриваються Na+ канали і за 1-2мс встановлюється ПД= +30мВ
Після цього натрієві канали закриваються, а відкриваються кальцієві і калієві; іони калія рухаються назовні, а - всередину, потенціал повільно спадає і за 200мс =0В, після чого кальцієві канали закриваються.
в) Іони К+ продовжують виходити назовні і реполяризація прискорюється: за 50мс встановлюється ПСп = -90мВ, К+ - канали закриваються.
г) Працюють К+-Na+ насос, Са+ - АТфаза, К+-Na+ обмінник. Але тільки 20% іонів Са2+ виходить назовні мембрани, 80% закачується в саркоплазматичні ретикулуми - вип`ячену всередину мембрану.
При серцевій недостатності за допомогою серцевих гликозидів (дігоксин, строфантин, корглікон та ін) пригнічується робота Са-Na обмінника і концентрація іонів Ca2+ всередині клітини зростає, тому підсилюється скорочувальна діяльність міокарда.
Існують атипові кардіальні волокна (синусові, атріо-вентрикулярні вузли, жмуток і ніжки Гіса , волокна Пуркінье - провідникова система), в них виникнення біопонціалів інше. У водія ритму немає потенціалу спокою.
Передача збудження по нервовому волокну.
Нервові волокна бувають: 1) безміелінові (υ = 0,5 – 60 м/с, чим більше d, тим більше υ: при d = 1 мкм – 2 м/с, d = 0,5 – 1 мм – 20 м/с);
г) з мієліновою оболонкою: через рівні проміжки (від 0,2 до 2 мм) оболонка переривається і мембрана вісьового циліндра відкривається: перехват Ранвьє – довж. ≈ 1 мкм.
перехват Ранвьє
Розповсюдження ПД в безміеліновому волокні:
зовн. збудж.ділянка
струм рефрактерна зона
За рахунок виникнення різниці потенціалів виникає струм, що збуджує слідуючу ділянку мембрани – тільки в один бік, тоді як з іншого – рефрактерна ділянка. В мієлінових волокнах різниця потенціалів виникає між перехватами Ранвьє, швидкість імпульсу зростає.
Практичні завдання.
1.Заповніть таблицю.
|
№ з/п |
Нервове волокно |
Кардіоміоцит |
|
|
1. |
Потенціал спокою |
||
|
2. |
Потенціал деполяризації |
||
|
3. |
Потенціал дії |
||
|
4. |
Потенціал, до якого продовжується реполяризація |
2.Зробіть малюнок і поясніть з його допомогою, як передається збудження по безміеліновому нервовому волокну.
Контрольні запитання.
1.Що таке потенціал спокою і як він утворюється?
2.Який знак заряда на зовнішній і внутрішній поверхнях мембрани нервового волокна у стані спокою і у збудженому стані?
3. Розкажіть про механізм деполяризації у кардіоміоциті.
4. Розкажіть про механізм реполяризації в мембрані нервового волокна.
5. Що таке рефрактерний період і які процеси відбуваються під час нього?
6. Чим відрізняється механізм проведення імпульсу по безміеліновому волокну та волокну з міеліновою оболонкою?
Бали до роботи №4.
На 3 бали: знати, що у стані спокою на зовнішній поверхні мембрани плюс, а на внутрішній мінус; знати що деполяризація – це зміна знаків зарядів на поверхнях; що реполяризація – це відновлення початкових знаків зарядів; що під час рефрактерного періоду не може бути збудження, що по нервовому волокну збудження проходить завдяки струмам, що виникають в мембрані.
На 4 бали: додатково пояснювати процеси деполяризації і поляризизації в нервовому волокні, чому в рефракторний період не може бути збудження мембрани, механізм проходження збудження по безміеліновому волокну і волокну з міеліновою оболонкою.
На 5 балів: додатково пояснювати всі процеси і в мембрані кардіоміоцита.
2. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата психологічних наук Здобувач
3. Аналіз маркетингового середовища на базі ВАТ Мотор Січ
4. Познание как предмет философского анализа
5. .Особливості становлення людини у світі
6. Частные деньги проблемы и перспективы развития
7. Доклады- 1 Этапы развития науки и техники
8. Некоторые аспекты административно-территориальной реформы в Украине
9. Выбор3 4. Вопросы типа Упорядочение Ошибка Закладка не определена
10. Команды Norton Commander.html
11. рассуждение наоснове прочитанного текста С2
12. Тема- Гормоны паращитовидных желез
13. тема финансирования инновационной деятельности Источниками финансирования инновационной деятельности м
14. Устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных машин
15. 2014 учг ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ГРУППА КУРС ВРЕМЯ ПРОВЕДЕ
16. по теме- Неотложные состояния в кардиологии
17. Операции с недвижимостью
18. Кастрация самок животных1
19. Паблик рилейшнз
20. Формат входных данных В первой строке входных данных содержатся числа N и K 0NK100001