Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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.