Файл: Учебнометодическое пособие Физиология возбудимых систем Часть 1 Казань 2012 удк 612. 813.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 184

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Лабораторная работа №5. Потенциал покоя мышцы лягушки,
изменение во времени, явление освежевания разреза
Цель: определить величину потенциала покоя скелетной мышцы лягушки и наблюдать постепенное падение его в результате отмирания поврежденных мышечных волокон. Неполное восстановление исходного потенциала покоя при освежении разреза свидетельствует об ухудшении функционального состояния и неповрежденных ранее волокон изолированной мышцы.
Для работа необходимо: изолированная икроножная мышца лягушки, гальванометр, препаровальный набор, фильтровальная бумага.
Ход работы
1. Первое измерение потенциал покоя производится тотчас по нанесении поперечного разреза мышце, затем измерения повторяют через каждые 10 минут в течение 30-60 мин. Отметив существенное снижение потенциала покоя, делают новый разрез мышцы на расстоянии 1-2 мм от первого в плоскости ему параллельной. Тотчас вновь замеряют потенциал покоя и далее, через каждые 10 минут до отчетливого снижения величины потенциала.
2 Ход эксперимента фиксируют в протоколе, где отмечают время измерения потенциал покоя (часы, минуты), величину потенциал покоя
(с точностью до 0.1 мВ), все произведенные в ходе работы манипуляции — увлажнение препарата, освежение разреза, устранение неполадок и т. д.
Оформление результатов Результаты опыта выражают в виде графика, где по оси абсцисс откладывается время в минутах, а по оси ординат - величины потенциал покоя в мВ.
Лабораторная работа № 6 Влияние ионов калия на потенциал
покоя мышцы
Цель: определить величину потенциал покоя скелетной мышцы лягушки, исследовать влияние ионов калия на потенциал покоя скелетной мышцы.
Для работа необходимо: изолированная икроножная мышца лягушки, гальванометр, препаровальный набор, фильтровальная бумага.
Ход работы
17

Первое измерение потенциал покоя производится тотчас по нанесении поперечного разреза на мышце, затем измерения повторяют через каждые 5 минут в течении 30 минут. Затем на неповрежденный участок мышцы (под вторым электродом) поместить ватку, смоченную изотоническим раствором хлористого калия. Измерения проводить до тех пор, пока разность потенциалов не упадет до нескольких мВ.
Оформление результатов Ход эксперимента фиксируют в протоколе, где отмечают время измерения потенциал покоя (часы,
минуты), величину потенциал покоя (с точностью до 0.1 мВ), все произведенные в ходе работы манипуляции — увлажнение препарата,
освежение разреза, устранение неполадок и т.д.
Результаты опыта выражают в виде графика, где по оси абсцисс откладывается время в минутах, а по оси ординат - величины потенциал покоя в мВ, указать время действия хлористого калия.
Лабораторная работа № 7. Потенциал покоя слизистой языка
лягушки.
Слизистая языка лягушки содержит большое количество одноклеточных желез, одинаково ориентированных по отношению к поверхности. Поэтому имеется довольно значительный потенциал,
который отводится или от языка целой кураризированной лягушки или от языка изолированного вместе с нижней челюстью, почти полностью может быть отнесен именно за счет железистых клеток, что и демонстрирует данный опыт.
Цель: Регистрация разности потенциалов с поверхности языка лягушки.
Для работа необходимо: неповрежденный язык лягушки,
фиксированный на стеклянной пластинке, гальванометр,
препаровальный набор, фильтровальная бумага, раствор Рингера,
дистиллированная вода, концентрированный раствор хлорида натрия
2%, лед.
Ход эксперимента: Прежде всего, убедитесь, что наружняя поверхность языка электроотрицательна по отношению к нижней челюсти. Затем замерить величину потенциала, которая может составлять 50-100 мВ. Положив на язык рядом с отводящим электродом кусок льда, убедитесь, что потенциал не только падает, но и может сменить знак. Исследуйте влияние дистиллированной воды и концентрированных растворов солей (NaCl 2%) на исходный потенциал. Все эти измерения обратимы и могут быть
18
продемонстрированы на одном препарате.
Оформление результатов:
Занести полученные результаты в таблицу № 4 и сделать выводы.
Таблица 4
Условия эксперимента
Величина потенциал языка лягушки
Измерение
№1
№2
№3
Без воздействий
Воздействие холода
Влияние дистиллированной воды
Влияние концентрированного раствора NaCl
Лабораторная работа № 8 Измерение мембранного потенциала
диафрагмальной мышцы мыши.
Цель: с помощью микроэлектродного метода измерить мембранный потенциал мышцы.
Для работа необходимо: диафрагмальная мышца мыши,
электрофизиологическая установка, раствор Кребса для теплокровных животных, 2М KCl, стеклянные микроэлектроды, ванночка.
Ход работы:
1. Приготовить раствор Кребса для теплокровных, перфузировать карбогеном 20 мин, затем рН раствора довести до значений 7.3-7.4.
2. Приготовить препарат диафрагмальном мышцы мыши.
Расположить препарат в стеклянной ванночке, растянув на 110-115 %
от начальной длины.
3. Установить ванночку с препаратом в установке, закрепить заземляющий электрод.
4. Заполнить регистрирующий электрод 2М КCl, установить его в манипуляторе и опустить в омывающий раствор. Включить усилитель и предусилитель. К регистрирующему электроду дополнительно подключить вольтметр.
19

5. Подвести регистрирующий электрод к поверхности мышцы под микроскопом. В момент прокола мембраны зарегистрировать изменение мембранного потенциала на вольтметре, затем наблюдения повторяют через каждые 5 минут в течение 30 минут.
6. Через 30 минут электрод перемещают в другую часть мышцы,
замеряют мембранный потенциал и добавляют в перфузионный раствор 2 мл концентрированного раствора хлористого калия,
наблюдают изменения мембранного потенциала.
Оформление результатов: Ход эксперимента фиксируют в протоколе, где отмечают время измерения потенциал покоя (часы,
минуты), величину потенциал покоя (с точностью до 0.1 мВ), все произведенные в ходе работы манипуляции. Результаты опыта выражают в виде графика, где по оси абсцисс откладывается время в минутах, а по оси ординат - величины потенциал покоя в мВ, указать время действия хлористого калия.
Контрольные вопросы
1. Назовите непосредственную причину наличия потенциала покоя, cледствием чего она является?
2. Что называют мембранным потенциалом (потенциалом покоя)?
Какова его величина?
3. Нарисуйте схему (график) мембранного потенциала покоя возбудимой клетки.
4. Где преимущественно находятся (в межклеточной жидкости или в цитоплазме) ионы натрия, калия и хлора? Положительно или отрицательно заряжены внутренняя и наружная среды клетки относительно друг друга?
5. Напишите уравнение Нернста, по которому можно рассчитать величину равновесного потенциала для отдельных ионов.
6.Что такое калиевый равновесный потенциал?
7.Что является источником энергии для работы ионных насосов?
За счет каких двух путей этот источник энергии восстанавливается?
8.Опишите структурно-функциональную организацию ионного потенциало-зависимого канала.
9.Как экспериментально доказать существование различных типов ионных каналов?
10.Приведите классификацию ионных каналов.
Глава 3 Потенциал действия
20

Потенциал действия(ПД) – универсальный, высокоамплитудный,
быстро распространяющийся по мембране нервной клетки сигнал,
обеспечивающий передачу информации в центральной и
периферической нервной системе (от рецептора к телу нейрона, от нейрона к нейрону или от нейрона к мышечной или секреторной клетке). ПД возникают в мышечных клетках (поперечно-полосатые,
гладкомышечные клетки и кардиомиоциты), где обеспечивают связь возбуждения и сокращения, а также в некоторых ненейрональных клетках. ПД представляет собой быстрое колебание мембранного потенциала клетки в ответ на раздражение, сопровождающееся изменением знака заряда на мембране и возникающее в результате открытия потенциал-активируемых ионных каналов и появления трансмембранных ионных токов. На рис. 2 представлен ПД нервной клетки, зарегистрированный с помощью внутриклеточного электрода.
При малых толчках раздражающего тока, возникают пассивные деполяризационные изменения мембранного потенциала (МП) - электротонические потенциалы, амплитуда которых зависит от силы раздражения. Когда сила раздражения достигает пороговой величины, в клетке возникает быстрое кратковременное и значительное по величине колебание МП, которое и является ПД. Уменьшение МП
носит название фазы деполяризации ПД, а возвращение МП к исходному состоянию - фазы реполяризации. Кратковременная перезарядка мембраны носит название – овершут, при этом МП
достигает положительных значений (+50 мВ). Иногда в конце ПД
наблюдаются
следовые
деполяризационные или гиперполяризационные потенциалы. Фаза деполяризации ПД
формируется за счет быстро развивающего входящего Na-тока, который быстро инактивируется. Фаза реполяризации обеспечивается медленно нарастающим выходящим K-током.
21

Рисунок 2. Потенциал действия
ПД можно зарегистрировать, внутриклеточное отведение. При
этом
один
внутриклеточный
отводящий
микроэлектрод
регистрирует
мембранный
потенциал
(-70
мВ).
Другой
внутриклеточный
микроэлектрод
служит
для
раздражения
постепенно нарастающими по силе толчками тока (показаны внизу).
При слабых толчках раздражающего тока (тонкие линии)
регистрируются небольшие деполяризационные электротонические
потенциалы. Если амплитуда электротонического потенциала
достигает определенной величины (порогового потенциала), а
величина деполяризации критического уровня деполяризации в клетке
возникает быстрое колебание мембранного - ПД. Подробнее в тексте.
Двойными стрелками показаны исходные значения порогового
потенциала и его изменения во время следовой деполяризации и
гиперполяризации.
Естественно, вход ионов Na и выход ионов K во время ПД
приводит к изменению концентрации этих ионов в цитоплазме
(концентрация ионов K уменьшается, а ионов Na - возрастает). Расчеты показали, что величина этих изменений зависит от размеров клетки и составляет от тысячных до десятых долей процента
В тоже время,
повышение внутриклеточной концентрации ионов Na увеличивает активность Na/K насоса так, что внутриклеточные концентрации ионов быстро возвращаются к начальному уровню. Инактивация Na-каналов во время ПД приводит к развитию рефрактерности - невозбудимости клетки. Поэтому во время ПД клетка теряет способность возбуждаться
22
в течение всей фазы деполяризации и части фазы реполяризации - состояние абсолютной рефрактерности. Постепенно Na-каналы выходят из состояния инактивации, и возбудимость нервной клетки медленно восстанавливается. Но для того, чтобы возбудить клетку в этот период, необходима более значительная, чем в норме сила раздражения. Этот период времени носит название
1   2   3   4
относительной
рефрактерности.
Итак, мерой возбудимости можно считать порог раздражения, хотя этот показатель возбудимости ткани относится к характеристике раз- дражителя, а не возбудимой системы. Но для характеристики возбуди- мости тканей важно учитывать не только пороговую силу раздражите- ля, но и время действия раздражителя на ткань. Существует определен- ная зависимость между временем действия раздражителя и его силой.
Эта зависимость для электрического тока в графическом выражении
(гипербола) получила название кривой «сила-длительность» (рис.3).
По имени ее авторов – кривая Гоорвейга-Вейса-Лапика (1892, 1901,
1909). Минимальная величина силы раздражителя, вызывающая возбу- ждение, называется абсолютным порогом силы (отрезок АВ), или
реобазой (от греч. rheos - течение, поток и basis - ход, движение; осно- вание). С другой стороны, раздражитель должен действовать не меньше определенного времени. Уменьшение времени действия раздражителя ниже критического значения приводит к тому, что раздражитель любой интенсивности не оказывает эффекта (высокочастотный переменный ток >10 кГц дает только тепловой эффект при коротком времени дей- ствия). Минимальная величина времени действия раздражителя, вызы- вающая возбуждение, называется абсолютным времени действия раз- дражителя, порогом времени (отрезок АС). С учетом действия двух параметров раздражителя для характеристики возбудимости ткани вве- ли понятие полезного времени. Полезное время - это минимальное время, в течение которого должен действовать раздражитель пороговой силы с тем, чтобы вызвать возбуждение (отрезок АD).
23

Рисунок 3. Кривая зависимости между временем действия
раздражителя и его силой.
Приближение кривой асимптотически к линии, параллельной аб- сциссе, не позволяет достаточно точно определять полезное время, т.к.
незначительные отклонения реобазы, отражающие изменения функци- онального состояния биологических мембран в покое, сопровождаются значительными колебаниями времени раздражения. В связи с этим
Лапик предложил измерять другую условную величину - хронаксию
(от греч. chronos -время и axia - цена, мера). Хронаксия – время (отре- зок АЕ), в течение которого должен действовать раздражитель удвоен- ной реобазы (отрезок АF), чтобы вызвать возбуждение. Использование этого критерия позволяет точно измерить временные характеристики возбудимых структур, поскольку измерение происходит на крутом изгибе гиперболы. Чем меньше хронаксия, тем больше возбудимость.
Например, хронаксия нервных волокон ниже, чем мышечных. Хронак-
симетрия используется при оценке функционального состояния нервно-мышечной системы у человека (в случае повреждения нерва и его перерождения определяют истинную хронаксию мышцы, которая намного превышает таковую до травмы), в частности челюстно-лице- вой области. Показатели хронаксии и реобазы могут значительно ме- няться при невритах и невралгиях тройничного и лицевого нервов,
миозитах мимической и жевательной мускулатуры. Таким образом, ко- личественная оценка физиологических свойств возбудимых биосистем в клинической практике производится опосредованно по характеристи- кам раздражителя.
Третьим параметром раздражителя является градиент нарастания
силы во времени. Обычно при физиологических методах исследова- ния применяют прямоугольные импульсы. Однако есть экспоненциаль-
24

Смотрите также файлы