Laboratorijas darbs: Bioloģiskās membrānas caurlaidības mehānismi. Uzbudināmo sistēmu fizioloģija Laboratorijas darba šūnas membrānas fizioloģiskās īpašības

BALTKRIEVIJAS VALSTS UNIVERSITĀTE

BIOLOĢIJAS NODAĻA

Augu fizioloģijas un bioķīmijas katedra

FIZIOLOĢIJA

AUGI

ŠŪNAS

uz darbnīcas laboratorijas nodarbībām

"Augu fizioloģija"

bioloģijas fakultātes studentiem

V. M. Jurins, A. P. Kudrjašovs, T. I. Dičenko, O. V. Molčans, I. I. Smoličs Ieteicams no Bioloģijas fakultātes Akadēmiskās padomes 2009. gada 16. jūnija, Protokola Nr. Recenzents Bioloģijas zinātņu kandidāts, asociētais profesors M. A Sula Augu šūnu fizioloģija: metode. Ieteikumi augu fizioloģijas darbnīcas laboratorijas pētījumiem Bioloģijas fakultātes F studentiem / V. M. Jurins [et al.].

- Minska: BSU, 2009. - 28. lpp.

Šī rokasgrāmata ir neatņemams mācību un metodiskā kompleksa elements disciplīnā "Augu fizioloģija", un tajā ir iekļauti laboratorijas darbi sadaļā "Augu šūnu fizioloģija".

Tas paredzēts Bioloģijas fakultātes studentiem, kuri studē specialitātēs "Bioloģija" un "Bioekoloģija".

UDC 581. LBC 28. © BSU,

NO AUTORIEM

Laboratorijas pētījumu metodiskie ieteikumi ir neatņemama kursa "Augu fizioloģija" sastāvdaļa. Publikācijas mērķis ir aktivizēt studentu patstāvīgo darbu, ņemot vērā, ka individuālajam mācību procesam jābūt efektīvam. Darbnīca par kursu "Augu fizioloģija" ir paredzēta, lai apkopotu teorētisko materiālu, iegūtu praktiskās iemaņas un iepazītos ar galvenajām augu fizioloģisko procesu izpētes metodēm. Studentiem tiek piedāvāti uzdevumi, kuros sīki aprakstīts faktiskais materiāls, kas viņiem pašiem jāapgūst.

Tas ļaus efektīvāk izmantot stundas laiku.

1. AUGU ŠŪNAS

OSMOTISKĀ SISTĒMA

Osmotiskās sistēmas ir sistēmas, kas sastāv no diviem dažādu koncentrāciju vielu šķīdumiem vai šķīduma un šķīdinātāja, kas atdalīti ar puscaurlaidīgu membrānu. Ideāla daļēji caurlaidīga membrāna ir caurlaidīga šķīdinātāja molekulām un necaurlaidīga izšķīdušām molekulām. Visās bioloģiskajās sistēmās šķīdinātājs ir ūdens. Vielu sastāva un koncentrācijas atšķirība puscaurlaidīgas membrānas abās pusēs ir osmozes cēlonis - ūdens molekulu virzīta difūzija caur puscaurlaidīgu membrānu.

Ja mēs abstrahējamies no detalizētas augu šūnas struktūras un uzskatām to no osmotiskā modeļa viedokļa, tad var apgalvot, ka augu šūna ir dzīvā osmotiskā sistēma.

Plazmas membrāna ir daļēji caurlaidīga, un citoplazma un tonoplasts darbojas kā vienots veselums. Ārpus daļēji caurlaidīgās membrānas atrodas šūnu siena, kas ir labi caurlaidīga ūdenim un tajā izšķīdušām vielām un netraucē ūdens kustību. Šūnas osmotiskās telpas galveno lomu spēlē vakuola, kas ir piepildīta ar dažādu osmotiski aktīvo vielu - cukuru, organisko skābju, sāļu, ūdenī šķīstošo pigmentu (antociānu u.c.) - ūdens šķīdumu. Tomēr tas ir diezgan vienkāršots šūnas kā osmotiskas sistēmas jēdziens, jo jebkura membrānas ieskauta citoplazmas organelle ir arī osmotiska šūna. Rezultātā ūdens osmotiskā kustība notiek arī starp atsevišķo organelli un citozolu.

AUGU ŠŪNU PARAUGI

Ievada piezīmes. Biomembrānu unikālās fizikāli ķīmiskās īpašības nodrošina ūdens plūsmu un augsta hidrostatiskā spiediena (turgora) izveidošanos augu šūnā, vielu anizotropā sadalījuma saglabāšanu starp šūnu un tās vidi, selektīvu vielu absorbciju un izvadīšanu, kā arī virkni citu funkciju.

Hipotēze par plazmas membrānas esamību uz šūnu virsmas tika izvirzīta 19. gadsimta otrajā pusē. Šīs hipotēzes (koncepcijas) zinātnisko pamatojumu sniedza W. Pfeffers, pamatojoties uz plazmolīzes un deplazmolīzes parādību skaidrojumu. Pēc Pfeffera teiktā, šai membrānai piemita "daļēji caurlaidīgas īpašības", tas ir, tā bija ūdens caurlaidīga un ūdenim izšķīdušām vielām. Turpmākajos gados tika veikti pētījumi, kas ļāva ne tikai pierādīt šādas struktūras esamību uz šūnu virsmas, bet arī izpētīt dažas šīs struktūras īpašības, kas nav redzamas optiskajos mikroskopos. Tomēr līdz divdesmitā gadsimta otrajai pusei. biomembrānas palika tikai dzīvas šūnas hipotētiskas struktūras. Tāpēc pētnieki ir izveidojuši šūnu modeļus ("mākslīgās šūnas"), lai parādītu noteiktas plazmas membrānas īpašības un izskaidrotu ar plazmas membrānu saistīto mehānismu darbības likumsakarības.

Dažādos laika periodos parādījās modeļu sistēmas - Pfeffera, Traube, Jacobs uc "mākslīgās šūnas". Pirmie divi no iepriekš minētajiem modeļiem parādīja osmozes parādības, trešais - vāju elektrolītu pārneses likumsakarības caur biomembrānu. Veicot laboratorijas darbus, tiek ierosināts izveidot modeļu sistēmas "mākslīgais būris" saskaņā ar Traubu un Džeikobu (modifikācijā).

Veidojoties Pfeffera un Traube “mākslīgā būra” modeļiem, saskarē starp dzeltenā asins sāls un vara sulfāta šķīdumiem veidojas amorfā ūdenī nešķīstošā dzelzs-zilā vara masa, kurai piemīt gandrīz ideālas osmotiskās īpašības - ūdens caurlaidība un neizšķīdušo vielu caurlaidība. Tā kā membrāna, kas izgatavota no ferocianīda vara, atdala divus šķīdumus, ūdens plūsmas virzienu un lielumu caur to noteiks ūdens molekulu ķīmisko potenciālu atšķirība membrānas pretējās pusēs. Ja šāda membrāna atdalītu divus vienas vielas šķīdumus, tad ūdens molekulu ķīmiskais potenciāls būtu lielāks atšķaidītākā šķīdumā, un ūdens pārvietotos no zemākas koncentrācijas šķīduma sāniem. Nosakot ūdens kustības virzienu sistēmā, kas satur dažādas vielas abās membrānas pusēs, jāņem vērā vielu disociācijas pakāpe, membrānas valence un caurlaidība joniem. Lai vienkāršotu diskusiju par eksperimentu par "mākslīgās šūnas" iegūšanu saskaņā ar Traube, mēs pieņemam, ka dzelzs-zila-ūdeņraža vara membrāna ir absolūti necaurlaidīga izšķīdušajām vielām, dzeltenās asins sāls un vara sulfāta disociācijas pakāpe šķīdumos ir vienāda. Šajā gadījumā, lai salīdzinātu ūdens molekulu ķīmiskā potenciāla vērtības, var izmantot šo sāļu normālo koncentrāciju.

Dažādas polaritātes vielu difūzijas procesa galvenās likumsakarības caur plazmas membrānām tika noteiktas 20. gadsimta pirmajā pusē. Saskaņā ar Kollandera un Barlunda pētījumu membrānas caurlaidības koeficientu jebkurai vielai var paredzēt pēc pēdējās molekulmasas un tās līdzsvara sadalījuma koeficienta (kр) starp ūdeni un augu eļļu:

kur CM un SV ir vielas koncentrācijas, kas līdzsvara stāvoklī izveidojas šķīdinātāju sistēmā, kas savstarpēji saskaras - eļļa un ūdens. Lielākajai daļai vielu, kas difundē caur plazmas membrānu, pastāv tieša proporcionalitāte starp produktu Pi M i un kр (Pi ir membrānas caurlaidības koeficients vielai i; Mi ir vielas i molekulmasa).

Šajā gadījumā koeficients kp darbojas kā hidrofobitātes pakāpes kvantitatīvs mērījums: vairāk hidrofobu vielu uzkrājas eļļā un tām raksturīga liela kp vērtība, hidrofilās, gluži pretēji, uzkrājas ūdens fāzē, tām kp vērtība ir mazāka. Saskaņā ar to nepolāriem savienojumiem difūzijas procesa rezultātā caur membrānas lipīdu slāni vajadzētu iekļūt šūnā vieglāk nekā polāriem. Hidrofobitātes pakāpi nosaka vielas molekulas struktūra. Tomēr vielas hidrofobitātes rādītāji lielā mērā ir atkarīgi no tā molekulu jonizācijas pakāpes šķīdumā. Savukārt daudzu organisko un neorganisko vielu (vāju elektrolītu) jonizācijas pakāpi nosaka šķīduma pH.

Džeikobsa "mākslīgā šūna" simulē augu šūnu plazmas membrānas selektīvo caurlaidību attiecībā pret vāju elektrolītu elektriski neitrālām molekulām. Sākotnējā "mākslīgās šūnas" dizainā Džeikobs kā plazmalemmas analogs izmantoja vardes ādas atloku. Piedāvātajā darbā kā hidrofobiska (polimēra) materiāla izgatavota plēve tiek izmantota kā plazmalemmas modelis. Tas tika darīts ne tikai cilvēces apsvērumu dēļ - polimēra plēve skaidrāk simulē plazmalemmas lipīdu divkāršā slāņa fizikāli ķīmiskās īpašības.

Tā kā amonijs ir vāja bāze, ūdens šķīdumos ir NH3 un NH4 + forma, kuru koncentrācijas attiecība ir atkarīga no barotnes pH, un atšķaidītiem ūdens šķīdumiem nosaka disociācijas konstante pKa, kas 25 ° C temperatūrā ir vienāda ar 9,25:

kur un attiecīgi ir amonjaka molekulu un amonija jonu koncentrācija.

Ja caur membrānu var iekļūt tikai neuzlādētas amonjaka molekulas, ir viegli pierādīt, ka amonija jonu koncentrācija dažādās membrānas pusēs līdzsvarā būs atkarīga no šķīdumu pH, kas nonāk saskarē ar membrānu. Lai parādītu amonjaka pārnesi caur membrānu, Džeikobsa "mākslīgā šūna" izmanto spēju mainīt pH.

Mērķis. Iegūstiet "mākslīgās šūnas" ar Traūba un Džeikobsa metodēm un novērojiet osmozes parādību - ūdens kustību caur puscaurlaidīgu membrānu pa osmotiskā potenciāla gradientu.

Materiāli un aprīkojums: 1,0 N dzeltenā asins sāls, vara sulfāta, amonija hlorīda, nātrija hidroksīda un sālsskābes šķīdumi, 1% neitrāla sarkana spirta ūdens šķīdums, universāls indikatora papīrs, no gala izkausēti stikla cauruļu fragmenti, polimēra plēve, vītnes, mēģenes , 3 glāzes ar tilpumu 150-200 ml, hronometrs.

1. "Mākslīgās šūnas" Traube iegūšana. Sagatavo 1,0 N dzeltenā asins sāls (K4Fe (CN) 6), 0,5 N un 1, N vara sulfāta šķīdumus, atšķaidot (CuSO45 H2O). Paņemiet divas mēģenes. Vienā ielej 0,5 N un otrā 1,0 N vara sulfāta šķīdumu. Uzmanīgi pipetē pa cauruļu sāniem, katrā mēģenē injicē 1,0 N dzeltenās asins sāls. Uz vara sulfāta un dzeltenās asins sāls šķīdumu saskares virsmas veidojas dzelzs-zila vara membrāna:

Ferocianīda vara amorfajām nogulsnēm ir gandrīz ideālas osmotiskās īpašības, tādēļ, atšķiroties H2O molekulu ķīmiskā potenciāla vērtībām, jāievēro ūdens plūsma, kas noved pie "mākslīgās šūnas" tilpuma izmaiņām. Jāatzīmē, ka dzelzs-zilā vara membrānai ir zema elastība. Tāpēc, palielinoties "mākslīgās šūnas" tilpumam, membrāna saplīst.

Uzdevums. Novēro "mākslīgo šūnu" uzvedību 0,5 N un 1,0 N vara sulfāta šķīdumos. Zīmēt "mākslīgās šūnas"

un aprakstīt to formas maiņas dinamiku.

2. Džeikobsa iegūt "mākslīgo šūnu". Sagatavo atšķaidot 200 ml 0,5 N amonija hlorīda šķīduma un 100 ml 0,5 N nātrija hidroksīda šķīduma. Nātrija hidroksīda šķīdumu ielej glāzē un amonija hlorīda šķīdumu sadala divās vienādās daļās un ielej glāzēs ar tilpumu 150-200 ml. Izmantojot indikatora papīru un 1,0 N sālsskābes un nātrija hidroksīda šķīdumus, šķīduma skābumu pirmajā stiklā sasniedz pH 9,0, bet otrajā pH 7,0.

Paņemiet 3 stikla caurules fragmentus. Katra izkusušajā galā ielieciet plastmasas plēves gabalu un uzmanīgi sasieniet tos ar diegu. Pievieno 5-10 pilienus neitrāla sarkana šķīduma 50 ml ūdens un barotni nedaudz paskābina ar 1-2 pilieniem sālsskābes.

Piepildiet norādīto indikatora šķīdumu uz Džeikobsa "mākslīgajām šūnām" (stikla cauruļu fragmenti ar membrānām). Ievietojiet Džeikobsa "mākslīgās šūnas" glāzēs ar nātrija hidroksīda un amonija hlorīda šķīdumiem tā, lai šīs barotnes nonāktu saskarē ar polimēra membrānu.

Amonjaks spēj difundēt caur polimēra membrānas hidrofobo fāzi. Un tā kā tā koncentrācija "mākslīgās šūnas" iekšienē ir nenozīmīga, NH3 molekulas tiek pārnestas no šķīduma uz "šūnu" un izraisa stikla caurules satura sārmošanu, kas tiek atzīmēts ar "intracelulārā" satura sarkanbrūnās krāsas krāsas pazušanu.

Uzdevums. Nosakiet laiku, kas nepieciešams indikatora sarkanās krāsas pazušanai katrā no eksperimenta variantiem.

1. Kāpēc sāls koncentrācija palielinās uz "mākslīgās šūnas" virsmas 0,5 N vara sulfāta šķīdumā?

2. Kāpēc "mākslīgā šūna" uzbriest 0,5 N vara sulfāta šķīdumā, bet tās virsma ir stabila 1,0 N šķīdumā?

3. Kādi faktori nosaka vāju skābju un bāzu disociācijas pakāpi?

4. Kāpēc nezūd neitrālā sarkanā krāsa, kad "mākslīgo šūnu" ievieto nātrija hidroksīda šķīdumā?

5. Kāpēc, ievietojot "mākslīgo šūnu" neitrālā amonija hlorīda šķīdumā, "intracelulārā" satura pH ir novirzīts uz vāji bāzes vērtībām?

6. Kas ir osmoze?

7. Kādus risinājumus sauc par hipo-, izo- un hipertoniskiem?

PLASMOLĪZES UN DEPLASMOLĪZES fenomens

AUGU Šūna

Ievada piezīmes. Ūdens izejas procesu no augu šūnas un tā iekļūšanu šūnā caur puscaurlaidīgu membrānu var izsekot, novērojot plazmolīzes un deplazmolīzes parādības. Kad šūna tiek ievietota šķīdumā, kas ir hipertonisks attiecībā pret šūnu sulu, notiek plazmolīze - protoplasta atdalīšana no šūnas sienas sakarā ar tā tilpuma samazināšanos ūdens izdalīšanās dēļ no šūnas ārējā šķīdumā. Plazmolīzes laikā protoplasta forma mainās. Sākotnēji protoplasts atpaliek no šūnas sienas tikai dažās vietās, visbiežāk stūros. Šīs formas plazmolīzi sauc par leņķisko. Palielinoties augu šūnas inkubācijas ilgumam hipertoniskā šķīdumā, tiek novērota šāda plazmolīzes forma - ieliekta plazmolīze. To raksturo protoplasta kontaktu saglabāšana ar šūnu sienu atsevišķās vietās, starp kurām protoplasta atdalītās virsmas iegūst ieliektu formu. Pamazām protoplasts tiek atdalīts no šūnu sienām pa visu virsmu un iegūst noapaļotu formu. Šo plazmolīzi sauc par izliektu.

Pēc ārējā šķīduma nomaiņas ar tīru ūdeni pēdējais sāk ieplūst šūnā. Šajā gadījumā palielinās protoplasta tilpums un notiek deplazmolīze. Pēc tā pabeigšanas protoplasts atkal aizpilda visu šūnas tilpumu.

Mērķis. Pierādiet, pamatojoties uz plazmolīzes un deplazmolīzes parādībām, ka augu šūna ir osmotiska sistēma.

Materiāli un aprīkojums: mikroskops, slaidi un vāka slaidi, drošības skuvekļa asmens, atdalīšanas adata, pincetes, 1 M saharozes šķīdums, filtrpapīrs, sīpolu spuldze.

Izliektajā sīpolu zvīņu virsmas pusē, kuras šūnas ir vakuuma krāsā violetas, jo vakuolās ir antociāni, epidermu noņem ar atdalīšanas adatu, ievieto ūdens pilienā uz stikla slaida, pārklāj ar pārklājošu stiklu un pārbauda mikroskopā. Pēc tam ūdeni aizstāj ar 1 M saharozes šķīdumu. Lai to izdarītu, uz priekšmetstikliņa, kas atrodas blakus pārklājošajam stiklam, tiek uzlikts liels šķīduma piliens, un ar filtrpapīra gabalu tiek piesūcināts ūdens, uzklājot to uz pārsega stikla otrā pusē. Atkārtojiet šo paņēmienu 2-3 reizes, līdz ūdens tiek pilnībā aizstāts ar šķīdumu. Zāles pārbauda mikroskopā. Tiek konstatēta pakāpeniska protoplasta nobīde no šūnu sienām, vispirms stūros, un pēc tam pa visu sienu virsmu. Galu galā protoplasts ir pilnībā atdalīts no šūnas sienas un iegūst apaļu formu.

Tad iepriekš aprakstītajā veidā nomainiet 1 M saharozes šķīdumu ar ūdeni. Ūdens nonāk šūnā, kā rezultātā palielinās protoplasta tilpums, kas pamazām atgriežas iepriekšējā stāvoklī. Būris tiek atgriezts sākotnējā stāvoklī.

Uzdevums. Ieskicējiet novērotās plazmolīzes formas, kā arī deplazmolīzes stadijas. Formulējiet secinājumus.

1. Kādas augu šūnas strukturālās iezīmes tai piešķir osmotiskās sistēmas īpašības?

2. Kas ir plazmolīze? Aprakstiet galvenās plazmolīzes formas.

3. Kas ir deplazmolīze? Kādos apstākļos to novēro?

OSMOTISKĀ SPIEDIENA NOTEIKŠANA

ŠŪNU SULAS PLASMOLĪTIKA

METODE

Ievada piezīmes. Kad divi šķīdumi, kas satur atšķirīgu daudzumu izšķīdušo vielu, nonāk saskarē, molekulu raksturīgās termiskās kustības dēļ notiek savstarpēja difūzija, kas noved pie izšķīdušo vielu koncentrācijas izlīdzināšanas visā tilpumā, kas ir līdzvērtīgs šķidrumu sajaukšanas situācijai. Ja šos šķīdumus atdala daļēji caurlaidīga membrāna, kas notver izšķīdušo vielu molekulas, tad tikai šķīdinātāja (ūdens) molekulas izies cauri šķīdumu kontakta robežai. Turklāt caur membrānu notiek vienvirziena ūdens plūsma (osmoze). Spiedienu, kas jāpieliek vienam no sistēmas šķīdumiem, lai novērstu šķīdinātāja iekļūšanu tajā, sauc par osmotisko spiedienu. Šķīduma osmotiskā spiediena lielums ir tieši proporcionāls tā koncentrācijai un absolūtai temperatūrai. Van't Hoff atklāja, ka atšķaidītu šķīdumu osmotiskais spiediens ievēro gāzes likumus un to var aprēķināt, izmantojot formulu:

kur R ir gāzes konstante (0,0821); T ir absolūtā šķīduma temperatūra (273 ° C + t ° C); C ir izšķīdušās vielas koncentrācija molos; i - izotoniskais koeficients.

Izotoniskā koeficienta vērtību nosaka vielas izšķīšanas procesu iezīmes. Neelektrolītiem (piemēram, saharozei) i ir vienāds ar 1. Elektrolītu šķīdumiem i vērtība ir atkarīga no jonu skaita, kuros molekula sadalās, un no disociācijas pakāpes. NaCl šķīdumu i vērtības ir norādītas tabulā.

Nātrija hlorīda šķīdumu izotoniskās koeficienta vērtības NaCl koncentrācija i vērtība Šūnu sulas osmotiskā spiediena vērtība izsaka augu šūnas spēju "absorbēt" ūdeni un norāda uz augu augšanas iespēju uz augsnēm ar dažādu ūdens noturības spēku. Tajā pašā laikā šūnu sulas osmotiskā spiediena palielināšanās sausuma laikā ir augu dehidratācijas un to laistīšanas nepieciešamības kritērijs.

Šūnu satura osmotiskā spiediena noteikšanas plazmolītiskā metode balstās uz faktu, ka šķīdumu osmotisko spiedienu, kas izraisa ūdens kustību caur membrānu, var radīt dažādas vielas (osmolītiskie līdzekļi). Tāpēc, lai noteiktu šūnu sulas osmotisko spiedienu, nav nepieciešamas zināšanas par tā kvalitatīvo sastāvu un atsevišķu vielu koncentrāciju, taču jāatrod jebkuras vielas koncentrācija ārējā šķīdumā, pie kuras bez turgora un plazmolīzes nebūs ūdens kustības caur plazmas membrānu. Šim nolūkam izmeklējamo audu daļas tiek iegremdētas zināmas koncentrācijas šķīdumu virknē, un pēc tam tos pārbauda mikroskopā. Izejot no tā, ka plazmolīzi var izraisīt tikai hipertoniski šķīdumi, viņi atrod vājāko no tiem, kurā tiek konstatēta tikai sākotnējā plazmolīze atsevišķās šūnās. Atšķaidīts šķīdums pēc tā šūnas plazmolizē.

Līdz ar to izotoniskā šķīduma koncentrācija šīm šūnām būs vienāda (ar zināmu kļūdas robežu) aritmētiskajam vidējam rādītājam starp blakus esošo šķīdumu koncentrācijām.

Ērtības labad darbs tiek veikts ar audiem, kuru šūnas šūnu sulā satur antocianīnus: zilo sīpolu zvīņu epidermu, tradescantia lapas apakšējo epidermu. Kā plazmolītisku līdzekli tiek izmantoti saharozes vai NaCl šķīdumi.

Materiāli un aprīkojums: mikroskops, priekšmetstikliņi un pārsega priekšmetstikliņi, drošības skuvekļa asmens, atdalīšanas adata, 1 M NaCl un 1 M saharozes šķīdumi, Tradescantia lapas vai zilo sīpolu sīpoli.

Izmantojot 1 M saharozes vai NaCl šķīdumu, sagatavo, atšķaidot 5 ml šķīdumu saskaņā ar tabulu.

Pēc šķīdumu rūpīgas sajaukšanas tos ielej stikla kausos vai tīģelīšos, kur uz 30 minūtēm ievieto 2-3 izmeklējamo audu daļas.

Šajā gadījumā ir jānodrošina, lai šķēles nepeldētu uz virsmas, bet būtu iegremdētas šķidrumos (ja šķēle peld, to vajadzētu "noslīcināt" ar atdalīšanas adatu). Pārklājiet traukus ar vākiem vai stikla slaidiem, lai novērstu iztvaikošanu.

Pēc noteiktā inkubācijas laika beigām pārbaudiet sekcijas mikroskopā atbilstoša šķīduma pilienā (nevis ūdenī!) Tajā pašā secībā, kādā tās tika iegremdētas šķīdumos. Stikla stienis vai pipete, ar kuru šķīdumu uzklāja uz priekšmetstikliņiem, pēc katra šķīduma rūpīgi jānoskalo ar destilētu ūdeni un jānoslauka ar salveti vai filtrpapīru.

Uzdevums. Nosakiet plazmolīzes klātbūtni pārbaudītajos audos un tā pakāpi. Plazmolīzes pakāpi izsaka kā "spēcīgu", "vāju", "sākotnēju", "plazmolīzes neesamību". Rezultātus ievadiet tabulā.

Plazmolīzes pakāpe Izotoniskā koncentrācija, M Šūnu sulas osmotiskais spiediens atm un kPa Iestatiet nātrija hlorīda izotonisko koncentrāciju, tas ir, NaCl saturu, kas rada osmotisko spiedienu, kas līdzīgs šūnu sulai pētāmajos audos. Aprēķiniet osmotisko spiedienu, izmantojot vienādojumu (1). Izmantojot koeficientu 101,3, aprēķiniet osmotisko spiedienu kPa.

1. Kas ir osmotiskais spiediens?

2. Kā tiek aprēķināts osmotiskais spiediens?

3. Kas nosaka izotoniskā koeficienta vērtību?

4. Kura procesa kritērijs ir šūnu sulas osmotiskā spiediena palielināšanās?

2. ŠŪNU LIETOTĀJU ĪPAŠĪBAS

Šūnu membrānu vissvarīgākā īpašība ir selektīva caurlaidība. Ārējā citoplazmas membrāna, atdalot šūnu no apkārtējās vides, kontrolē vielu transportēšanu starp šūnu un brīvo telpu. Intracelulārās membrānas to raksturīgās selektīvās caurlaidības dēļ nodrošina nodalījuma funkciju, kas ļauj šūnai un organoīdiem nelielos apjomos saglabāt nepieciešamos fermentus un metabolītus, radīt neviendabīgu fizikāli ķīmisko mikrovidi un veikt dažādas, dažkārt pretēji vērstas bioķīmiskas reakcijas dažādās membrānas pusēs.

Šūnu membrānu caurlaidība dažādām vielām var būt šūnu dzīvotspējas kritērijs. Membrānas selektīvā caurlaidība tiek saglabāta tik ilgi, kamēr šūna paliek dzīva.

VĒLĒTĀJU PATURĪBAS PĒTĪJUMS

AUGU ŠŪNAS PLASMALEMMS

Ievada piezīmes. Var salīdzināt plazmas membrānas caurlaidību dažādām vielām, pamatojoties uz vienkāršiem novērojumiem, kas raksturo plazmolīzes saglabāšanas ilgumu augu šūnās pētāmo vielu hipertoniskos šķīdumos. Gadījumā, ja izšķīdušajai vielai ir pietiekami zema plazmalemmas caurlaidība vai pilnīga tās molekulu spēja brīvi difundēt augu šūnā, notiks noturīga plazmolīze, kurā plazmolizētās šūnas var palikt nemainītā stāvoklī ilgu laiku. Tomēr, ja izšķīdušās vielas molekulas iziet cauri membrānai, bet lēnāk nekā ūdens molekulas, tad sāktā plazmolīze ir īslaicīga un drīz izzūd. Izšķīdušās vielas pakāpeniskas iekļūšanas rezultātā šūnā ūdens no ārējā šķīduma plūst gar koncentrācijas gradientu, kas galu galā izraisīs šūnas pāreju uz deplazmolizētu stāvokli.

Mērķis. Salīdziniet šūnu membrānu caurlaidību dažādām vielām, pamatojoties uz noturīgas un pārejošas plazmolīzes novērošanu.

Materiāli un aprīkojums: mikroskops, priekšmetstikliņi un vāka plāksnītes, drošības skuvekļa asmens, atdalīšanas adata, pincetes, 1 M saharozes šķīdums, 1 M karbamīda šķīdums, 1 M glicerīna šķīdums, filtrpapīrs, sīpolu spuldze.

Šķīduma piliens tiek uzklāts uz trim objektu stēliem: uz viena - 1 M saharozes šķīduma, no otras puses - 1 M karbamīda šķīduma, trešajā - 1 M glicerīna šķīduma. Katrā pilienā ievieto krāsaina sīpola epidermas fragmentu, kas pārklāts ar pārklājiem un tiek pārbaudīts mikroskopā. Atrodiet apgabalus, kuros skaidri redzamas plazmolizētās šūnas. Tiek atzīmēts plazmolīzes sākuma laiks - novērošanas sākums. Preparātus atstāj uz 10-30 minūtēm, pēc tam tos atkal pārbauda mikroskopā. Pastāvīga plazmolīze tiek novērota saharozes šķīdumā un pagaidu plazmolīze karbamīda un glicerīna šķīdumos. Pēdējo divu šķīdumu deplasmolīzes iemesls ir urīnvielas un glicerīna molekulu plazmas membrānas caurlaidība.

Uzdevums. Veikt pētījumu par augu šūnu plazmolīzes īpašībām dažādu vielu šķīdumos. Ievietojiet novērojumu rezultātus tabulā, atzīmējot plazmolīzes pakāpi ik pēc 10 minūtēm pēc novērojumu sākuma. Pamatojoties uz eksperimentu rezultātu analīzi, atklājiet dažādu osmolītisko līdzekļu izraisītās atšķirības plazmolizētā stāvokļa saglabāšanas ilgumā un izdariet secinājumu par pētāmo vielu relatīvo plazmalemmas caurlaidību.

Izšķīdusi viela Piezīme: +++ - spēcīga plazmolīze, ++ - vidēja plazmolīze, + - vāja plazmolīze.

1. Kāda ir šūnu membrānu selektīvā caurlaidība?

2. Kādas vielas ir vieglāk iekļūt caur šūnu membrānām?

3. Kā selektīvās caurlaidības īpašību var izmantot, lai noteiktu augu šūnas dzīvotspēju?

NEUTRĀLĀS DIFUSIJAS PĒTĪŠANA

SARKANA AR PLASMALEMMU

AUGU Šūna

Ievada piezīmes. Plazmas membrāna izolē intracelulāro saturu no ārējās vides. Vielu apmaiņa starp intracelulāro saturu un vidi, kas ap šūnu, notiek, transportējot tos caur membrānu. Lipīdu divslānis ir šķērslis vielu kustībai. Lielākā daļa eksogēno fizioloģiski nozīmīgo vielu iekļūst šūnā, pateicoties plazmas membrānas pasīvo un aktīvo transporta sistēmu darbībai. Tomēr ir iespējama arī vienkārša pasīva difūzija caur lipīdu divslāni, kas ir hidrofobiska fāze.

Galvenās vielu difūzijas caur lipīdu divslāni likumsakarības tika noteiktas 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā, tas ir, laikā, kad biomembrānas palika tikai šūnas hipotētiskas struktūras. Tas, ka hidrofobās vielas labāk iekļūst šūnā nekā hidrofilās, bija pamats pētnieku pieņēmumam par lipīdu klātbūtni membrānā.

Vielu difūzijas process caur membrānu ievēro Fika pirmo likumu, kura matemātisko izteiksmi attiecībā pret membrānu raksturo formula:

kur Pi ir membrānas caurlaidības koeficients vielai i; CiII un CiI ir vielas i koncentrācijas abās membrānas pusēs.

Vājām skābēm un bāzēm raksturīgs fakts, ka to molekulu jonizācijas pakāpe atšķaidītos šķīdumos ir atkarīga no pH (sk. 1. laboratorijas darbu, 2. formulu). Tas nozīmē, ka vāju elektrolītu molekulu disociācijas pakāpe pH vērtību diapazonā, kas skaitliski vienāda ar pKa, ir 50%. Samazinoties pH par vienu, vairāk nekā 90% vājās bāzes molekulu tiks jonizētas, un, pH palielinoties par tādu pašu vērtību, mazāk nekā 10%.

Vēl divdesmitā gadsimta pirmajā pusē tika pierādīts, ka elektriski neitrālas nejonizētas vāju elektrolītu molekulas caur plazmas membrānu diezgan labi iekļūst augu šūnās, savukārt membrāna izrādās praktiski necaurlaidīga attiecīgajiem joniem. Piemēram, amonjaka un amonija jonu plazmalemmas caurlaidības koeficienti atšķiras vairāk nekā 100 reizes. Tādējādi pH vērtību nobīde ir tikai 1-2 vienības. noved pie vairāk nekā 10 reizes lielākas vielas molekulu formu koncentrācijas izmaiņām, kas tiek transportētas caur membrānu.

Starp vājiem elektrolītiem īpašu interesi rada skābes bāzes indikatori, jo šo vielu molekulām raksturīga to optisko īpašību maiņa pēc jonizācijas. Turklāt šo savienojumu šķīdumiem raksturīgās krāsas dēļ ir diezgan viegli noteikt to saturu kolorimetriski. Neitrālā sarkanā krāsa (NK) ir vāja bāze. Jonizētās NA molekulas (pie pH 6,8 un zemāk) šķīdumus iekrāso intensīvi sārtinātā krāsā. Palielinoties pH līmenim no 6,8 līdz 8,0, NA molekulu disociācijas pakāpes samazināšanās dēļ pakāpeniski mainās krāsa uz gaiši dzeltenu krāsu. Sārmainos šķīdumos elektriski neinficētas NA molekulas dominē caur plazmas membrānas lipīdu divslāni, savukārt skābajos šķīdumos dominē membrānai slikti caurlaidīgie NA joni.

NK molekulas, kas caur plazmalemmu nonāk šūnā, var difundēt caur citām šūnu membrānām, tomēr, iekļūstot vakuolā (augu šūnas skābes nodalījumā), NK molekulas tiek jonizētas, vakuola saturu nokrāsojot sārtinātā krāsā. Šajā gadījumā NC joni ir “slēgti” vakuolu telpā, ti, tiem ir tendence uzkrāties.

Mērķis. Izpētīt neitrālās sarkanās krāsas difūzijas likumsakarības caur augu šūnas plazmas membrānu Materiāli un aprīkojums: šķēres, neitrāla sarkanā ūdens spirta šķīdums, nātrija hidroksīda un sālsskābes decinormālie šķīdumi, universālais indikatora papīrs, Petri trauki, mikroskops, hronometrs, Nitella flexilis aļģu kultūra.

100 ml ūdens pievieno 5 pilienus neitrāla sarkana šķīduma.

Šo šķīdumu vienādi ielej 4 Petri trauciņos. Kontrolējot Petri trauku satura skābumu ar universālu indikatora papīru, izmantojot HCl un NaOH šķīdumus, skābumu pirmajā Petri trauciņā sasniedz pH 9,0, otrajā - pH 8,0, trešajā - pH 7,0, ceturtajā - pH. 5.0. Marķējiet Petri traukus.

Ar šķērēm uzmanīgi noņemiet 8–12 aļģu starpnozaru šūnas no Nitella flexilis thallus. Pārbaudot internodus mikroskopā, pārliecinieties, ka sagatavotajām šūnām ir dzimtene: dzīvas neskartas šūnas saglabā nepārtrauktas hloroplastu rindas, paralēli gaismas līnijai, un turklāt notiek intensīva citoplazmas kustība - cikloze.

Petri trauciņos ievieto 2-3 aļģu starpnozaru šūnas.

Sāciet hronometru.

Uzdevums. Katrā eksperimenta variantā nosakiet laiku, kas vajadzīgs aļģu šūnu krāsošanai. Lai to izdarītu, pēc 5 minūtēm salīdziniet katra varianta aļģu starpnozaru šūnas atbilstoši krāsu intensitātei. Pēc 10, 20, 30 minūtēm atkārtojiet darbību. Ievietojiet novērojumu rezultātus tabulā. Veiciet secinājumu par vājās pamatnes difuzīvajām formām caur membrānu.

PH vērtība barotnei Piezīme: +++ - intensīva krāsa, ++ - vidēja krāsa, + - vāja krāsa, - nav krāsas.

1. Kādi faktori nosaka vāju skābju un bāzu disociācijas pakāpi?

2. Kāpēc biomembrānas ir labāk caurlaidīgas nedisociētām vāju elektrolītu formām?

3. Kādos apstākļos tiek atzīmēta vāja elektrolīta uzkrāšanās šūnā?

TONOPLASTU PIEEJAMĪBAS IZMAIŅAS

UN BETHATIANĪNA PLASMAEMMAS SASKAŅĀ

Rīcība pēc fizikālās un ķīmiskās iedarbības

FAKTORI

Ievada piezīmes. Šūnu membrānu selektīvā caurlaidība mainās dažādu faktoru ietekmē. Jebkuru vielu vai apstākļu ietekmi uz membrānas caurlaidību ir iespējams noteikt, izmērot dažādu metabolītu izdalīšanos no šūnas.

Betacyanin, bietes pigments, ir salīdzinoši liela, ūdenī labi šķīstoša molekula, kas atrodama šūnu sulā.

Lai iekļūtu ārējā vidē, betacianīna molekulai jāiet cauri tonoplastam, galvenajai citoplazmas matricai un plazmalemmai. Dzīvo šūnu tonoplasti ir necaurlaidīgi šī pigmenta molekulām. Betacianīna difūzija no vakuolas vidē var notikt diezgan ātri dažādu faktoru vai līdzekļu ietekmē, kas izraisa membrānas caurlaidības palielināšanos. Mērot inkubācijas vides optisko blīvumu pēc noteiktā laika perioda, ir iespējams novērtēt viena vai otra faktora ietekmes pakāpi uz membrānas caurlaidību.

Mērķis. Nosakot temperatūras, kā arī skābju un spirtu ietekmi uz betacianīna šūnu membrānu caurlaidību, to izdalot ārējā šķīdumā.

Materiāli un aprīkojums: destilēts ūdens, 30% etiķskābes šķīdums, 50% etanola šķīdums, filtrpapīrs, mēģenes, mēģenes plaukts, ūdens vanna, spektrofotometrs vai fotokolorimetrs, biešu sakņu kultūra.

Pēc iekšējo audu noņemšanas biešu sakņu kultūru sagriež kubiņos (klucīša mala ir 5 mm) un 5–10 minūtes rūpīgi nomazgā ar ūdeni, lai noņemtu no bojātajām šūnām izdalīto pigmentu.

Tad tos pa vienam ievieto katrā no 4 mēģenēm, kurās saskaņā ar eksperimentālo shēmu ielej 5 ml dažādu barotņu: destilētu ūdeni (2 mēģenes), etiķskābes un etanola šķīdumus.

Pirmo mēģeni ar destilētu ūdeni atstāj statīvā, un otrās saturu 2-3 minūtes karsē ūdens vannā. Pēc 30 minūtēm visas mēģenes spēcīgi sakrata, izņem biešu kubus un šķīdumu krāsas intensitāti nosaka uz fotokolorimetra ar zaļu filtru vai spektrofotometru \u003d 535 nm.

Šķīduma optiskais blīvums, krāsošanas intensitāte, eksperimenta variants Uzdevums. Veiciet savu pētījumu. Tabulā ievadiet optiskā blīvuma mērījumus. Identificējiet betacianīna tonoplasta un plazmalemmas caurlaidības atšķirības biešu sakņu šūnās, kas pakļautas dažādiem faktoriem, un izdariet secinājumu par šo atšķirību cēloņiem.

1. Kāda ir šūnu membrānu selektīvās caurlaidības nozīme?

2. Kas nosaka augu šūnu membrānu selektīvo caurlaidību?

3. CITOPLASMA ĪPAŠĪBAS

Galvenais citoplazmas tilpums, kas aizpilda telpu starp šūnu organoīdiem, tiek saukts par citozolu. Ūdens daļa citozolā ir aptuveni 90%. Gandrīz visas pamata biomolekulas ir izšķīdinātas citosolā. Patiesie šķīdumi veido jonus un mazas molekulas (sārmu un sārmu zemes metālu sāļi, cukuri, aminoskābes, taukskābes, nukleotīdi un izšķīdušas gāzes). Lielas molekulas, piemēram, olbaltumvielas, veido koloidālus šķīdumus. Koloidālais šķīdums var būt sols (viskozs) un gēls (viskozs). Lielākās daļas intracelulāro procesu intensitāte ir atkarīga no citozola viskozitātes.

Vissvarīgākais citoplazmas īpašums ir tā aktīvā kustība.

Šī ir dzīvas augu šūnas raksturīga iezīme, tās vitālo procesu aktivitātes rādītājs. Citoplazmas kustība nodrošina vielu intracelulāru un starpšūnu transportēšanu, organellu kustībai šūnā ir svarīga loma uzbudināmības reakcijās. Tā ieviešanā piedalās citoskeleta elementi - mikrofilamenti un mikrotubulīši. Šīs kustības enerģijas avots ir ATP. Citoplazmas (ciklozes) kustība ir viens no jutīgākajiem šūnu dzīvotspējas rādītājiem. Daudzas pat nelielas ietekmes to pārtrauc vai, gluži pretēji, paātrina.

KALIUMA UN KALCIJA JONU IETEKME UZ

AUGU ŠŪNU CITTPLASMAS Viskozitāte

Ievada piezīmes. Atsevišķi katijoni var būtiski mainīt citoplazmas viskozitāti. Ir noskaidrots, ka kālija joni veicina tā ūdens satura palielināšanos un viskozitātes samazināšanos. Zemākā citoplazmas viskozitāte veicina sintētisko procesu gaitu, vielu intracelulāru transportēšanu, bet pazemina augu šūnu izturību pret nelabvēlīgiem ārējiem apstākļiem. Atšķirībā no kālija kalcijs palielina citoplazmas viskozitāti. Ar lielāku citozola viskozitāti fizioloģiskie procesi notiek lēnāk, kas palielina šūnas izturību pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem.

Par citoplazmas viskozitātes izmaiņām kālija un kalcija jonu ietekmē var spriest pēc plazmolīzes formas šūnās to sāļu hipertoniskajos šķīdumos. Ar ilgstošu augu šūnu inkubāciju šķīdumos, kas satur kālija jonus, tiek novērota vāciņa tipa plazmolīze. Šajā gadījumā kālija joni caur plazmalemmu nonāk citoplazmā, bet diezgan lēnām caur tonoplastu iekļūst vakuolā. Citoplazmas pietūkuma rezultātā protoplasts iegūst izliektu formu, atdaloties tikai no šūnu sienu šķērsgriezumiem, no kuriem tiek veidoti tā sauktie “vāciņi”. Citoplazmas viskozitātes palielināšanos, ko izraisa kalcijs, ir viegli noteikt, novērojot plazmolizējošā protoplasta formas izmaiņas: ja plazmolītiskais līdzeklis satur kalciju, tad ieliektā plazmolīze bieži pārvēršas konvulsīvā formā.

Mērķis. Lai izpētītu kālija un kalcija jonu ietekmes raksturu uz augu šūnu citoplazmas viskozitāti, pamatojoties uz vāciņa un konvulsīvās plazmolīzes novērojumiem.

Materiāli un aprīkojums: mikroskops, slaidi un pārsegi, drošības skuvekļa asmens, atdalīšanas adata, pincetes, 1 M KNO3 šķīdums, 1 M Ca (NO3) 2 šķīdums, filtrpapīrs, sīpolu spuldze.

Vienam stikla priekšmetstikliņam uzliek 1 M kālija nitrāta šķīduma pilienu un otram 1 M kalcija nitrāta šķīdumu. Sīpolu epidermas gabals, kas noņemts no to pašu sīpolu zvīņu ieliektās virsmas, tiek ievietots abos pilienos, pārklāts ar pārklājošām glāzēm. Pēc 30 minūtēm preparātus mikroskopā pārbauda šķīdumos, kuros tie atradās. Tiek novērota plazmolīzes parādība. Dažās KNO3 šķīdumā turētajās epidermas šūnās no šūnas šķērsvirziena sienām citoplazma veido "vāciņus", kuru izskats ir saistīts ar citozola hidratācijas palielināšanos kālija jonu iedarbībā. Kalcija joni, gluži pretēji, palielina citoplazmas viskozitāti, palielina tā saķeri ar šūnu sienām, un protoplasts iegūst neregulāras formas, kas raksturīgas konvulsīvai plazmolīzei.

Uzdevums. Uzzīmējiet novērotās plazmolīzes formas. Nosakiet plazmolīzes formas atkarību no citoplazmas viskozitātes kālija un kalcija jonu klātbūtnē.

1. Kā kālija un kalcija joni ietekmē citoplazmas viskozitāti?

2. Kādos apstākļos tiek novērota konvulsīvā plazmolīze?

3. Kas izraisīja "vāciņu" veidošanos šūnu inkubācijas rezultātā KNO3 šķīdumā?

CITOPLASMA KUSTĪBAS NOVĒROŠANA

AUGU ŠŪNAS UN TĀ MĒRĪJUMI

ĀTRUMI

Ievada piezīmes. Visērtāk citoplazmas kustības novērošanai ir lielas augu šūnas ar lielām vakuolām (chara aļģu, jūras sifona zaļo aļģu, Elodea, Vallisneria utt. Ūdensaugu lapu šūnu šūnas). Citoplazmas kustībai ir vairāki veidi. Visizplatītākā ir svārstību kustība. Tas tiek uzskatīts par vismazāk sakārtoto, jo dažas daļiņas ir miera stāvoklī, citas slīd uz perifēriju un citas uz šūnas centru. Kustība ir nestabila, nejauša. Asinsrites kustība ir raksturīga šūnām, kurām ir citoplazmas pavedieni, kas šķērso centrālo vakuolu. Daļiņu kustības virziens un ātrums, kas atrodas citoplazmas slāņa iekšpusē vai virsmā, kā arī citoplazmas slāņos, nav nemainīgi. Ar rotācijas kustību citoplazma pārvietojas tikai šūnas perifērijā un pārvietojas kā piedziņas josta. Šāda veida kustībai, atšķirībā no apgrozības, ir vairāk vai mazāk nemainīgs un sakārtots raksturs, tāpēc tā ir ērta kvantitatīvai izpētei. Papildus iepriekšminētajam tiek izdalītas arī citoplazmas kustības, piemēram, izplūšana un shuttle. Kustības veidi atšķiras viens no otra nosacīti, un vienā un tajā pašā šūnā var pārvietoties viens no otra.

Citoplazmas kustību var raksturot, nosakot tās ātrumu, kas ir atkarīgs ne tikai no virzošā spēka, bet arī no citoplazmas viskozitātes. Citoplazmas kustības ātrumu var izmērīt mikroskopā, novērojot tā daļiņu kustību.

Mērķis. Iepazīstieties ar citoplazmas rotācijas kustības veidu un izmēriet tā ātrumu dažādos augu objektos.

Materiāli un aprīkojums: mikroskops, slaidi un pārvalks, drošības skuvekļa asmens, dezinficējošā adata, mākslīgais dīķa ūdens šķīdums, Vallisneria lapa, nitellas starpnozaru šūnas.

No Vallisneria lapas asmens ar asu skuvekli tiek izgriezts neliels gabals, cenšoties pēc iespējas mazāk ievainot lapu, ievietot to ūdens pilienā uz stikla priekšmetstikliņa un vispirms pārbaudīt zem mikroskopa, tad ar lielu palielinājumu. Griešana no palaga nav ieteicama, jo šūnas ir nopietni ievainotas, un kustība tajās apstājas. Citoplazmas kustību ir viegli novērot, pārvietojoties visiem hloroplastiem vienā virzienā gar šūnu sienu. Šo kustību sauc par rotācijas.

Lai novērotu ciklozi nitella šūnās, iepriekš sagatavotas šūnas ievieto īpašās kamerās, kuras piepilda ar mākslīgā dīķa ūdens šķīdumu. Visām charoe aļģēm ir arī citoplazmas kustības rotācijas veids, bet hloroplasti šajās šūnās ir nekustīgi. Tieši uz celulozes membrānu viņiem ir blīvs un nekustīgs citoplazmas slānis, ko sauc par ektoplazmu. Šajā slānī ir fiksēti hromatofori, kas veido vienu kārtīgu garenisko rindu slāni, kas cieši pieguļ viens otram. Starp vakuolu un ektoplazmas slāni atrodas citoplazmas iekšējais šķidrais kustīgais slānis, tā sauktā endoplazma. Tās intensīvo kustību var novērot ar organoļu kustību, kas ir mazāki par hloroplastiem - maziem bezkrāsainiem ieslēgumiem, kas suspendēti citoplazmā.

Lai noteiktu citoplazmas kustības ātrumu, tiek izmantots hronometrs un okulāra lineāls, kas ievietots mikroskopa okulārā. Hronometru izmanto, lai saskaitītu laiku, kurā hloroplasts vai cita kustīga daļiņa iziet attālumu starp abām okulāra lineāla izvēlētajām nodaļām. Šādi mērījumi tiek veikti tajā pašā kamerā 3-5 reizes. Lai aprēķinātu citoplazmas kustības ātrumu, izmēra acu lineāla dalījuma vērtību. Lai to izdarītu, novietojiet mikrometra priekšmetu uz mikroskopa stadijas, kuru pārbauda okulāra mikrometrā. Atlasītais objekts tiek fiksēts mikrometra objekta dalījumos un tiek skaitīts mikrometra objekta sadalījumu skaits. Okulāra mikrometra dalījumu cenu aprēķina pēc formulas, kur N ir okulāra mikrometra dalījumu cena; 10 µm - mikrometra objekta mēroga sadalījums; b ir mikrometru okulāru dalījumu skaits, kas iederas mikrometra objekta (a) dalījumos.

Daļiņu ātrums ir attāluma mikrometros attiecība pret to sekunžu skaitu, kuru laikā kustīgā daļiņa veic šo attālumu (μm / s).

Uzdevums. Veiciet citoplazmas kustības ātruma vērtību noteikšanu ūdens augu šūnās. Ievadiet mērījumu rezultātus tabulā. Veiciet aplūkojamo objektu šūnu shematiskus zīmējumus un ar bultiņām norādiet citoplazmas kustības virzienu, salīdziniet ciklozes raksturu un ātrumu.

Objekts Kustīgā attāluma veids Daļiņu pārvietošanās laiks, s Ciklozes ātrums, 1. Kas ir citozols?

2. Kā plazmolīzes forma ir atkarīga no augu šūnu citoplazmas viskozitātes?

3. Kas ir bioloģiskā nozīme citoplazmas kustība?

4. Kādi ir galvenie citoplazmas kustības veidi?

5. Kas nosaka citoplazmas kustības ātrumu?

No autoriem ………………………………………………………….

1. AUGU Šūna KĀ OSMOTIKA

SISTĒMA ………………………………………………………….

Laboratorijas darbs Augu šūnu modeļi …………………………………… ... Laboratorijas darbs Augu šūnu plazmolīzes un deplazmolīzes fenomens .. ……. Laboratorijas darbs Šūnu sulas osmotiskā spiediena noteikšana ar plazmolītisko metodi …………………………………. ……………. 2. ŠŪNU MEMBRĀNU ĪPAŠĪBAS

Laboratorijas darbs Augu šūnu plazmalemmas selektīvās caurlaidības izpēte ……………………. ……………………………… .. Laboratorijas darbs Neitrālās sarkanās krāsas difūzijas izpēte caur plazmalemmu Laboratorijas darbs Betacianīna tonoplasta un plazmalemmas caurlaidības maiņa reibumā fizikālie un ķīmiskie faktori ... 3. CITOPLASMAS ĪPAŠĪBAS ……………………………… ... Laboratorijas darbs Kālija un kalcija jonu ietekme uz augu šūnu citoplazmas viskozitāti ……………………………… .. ……………………. Laboratorijas darbs Augu šūnu citoplazmas kustības novērošana un tā ātruma mērīšana ……………………………………………….

AUGU ŠŪNAS FIZIOLOĢIJA

darbnīca "Augu fizioloģija"

bioloģijas fakultātes studentiem Atbildīgais par jautājumu A. P. Kudrjašovs Parakstīts drukāšanai. 2009. gada 31. 08. Formāts 6084/16. Ofseta papīrs.

Times austiņas. CONV. izdrukāt l. 1.63. Uch.-ed. l. 1.62. Tirāža 50 eksemplāri. Zaks.

Baltkrievijas Valsts universitāte 220030, Minska, Neatkarības prospekts 4.

Drukāts no klienta oriģinālā izkārtojuma Baltkrievijas Valsts universitātes aprīkojuma kopēšanai un kopēšanai.

Līdzīgi darbi:

"ZDRAVOOHRANENIYAIYA KRIEVIJAS ministrija Valsts budžeta izglītības augstākās profesionālās izglītības iestāde Irkutskas Valsts medicīnas universitāte (Medicīnas universitāte ISMU Krievijas Veselības ministrija) fizioterapijas un sporta medicīnas akadēmisko disciplīnu fizikālās terapijas un medicīniskās uzraudzības vadlīnijas specialitātes klases studentiem: 060103 (040200) - Pediatrija ( PED), 5. kursa NODARBĪBAS TĒMA: Vingrošanas terapija medicīniskās rehabilitācijas sistēmā. PAMATI ... "

UNIVERSITĀTE Dzīvības drošības, anatomijas un fizioloģijas katedra FIZIOLOĢIJA (CILVĒKU UN DZĪVNIEKU FIZIOLOĢIJA) Izglītības-metodiskais komplekss 020201 bioloģijas specialitātē studējošajiem studentiem Gorno-Altajas RIO Gorno-Altaja Valsts universitāte "Kalnrūpniecības metode ...

Recenzenti: bioloģijas zinātņu doktors, profesors Panovs Valērijs Petrovičs - Maskavas Lauksaimniecības akadēmija; Lauksaimniecības zinātņu doktors, profesors Gruzdevs Nikolajs Vasiļjevičs - vadītājs. Privāto dzīvnieku zinātnes nodaļa, PFUR. Blokhin GI et al. K64 kinoloģija. Mācību grāmata universitātēm / G. I. Blokhin, M. Yu. Gladkihh, A. A. Ivanov, B. R. Ovsischer, M. V. Sidorova - M.: OOO Publishing House Scriptorium 2000, 2001. - 432 lpp. ar dūņām. Rokasgrāmatā ir informācija par suņu anatomiju, fizioloģiju, barošanu, turēšanu, audzēšanu un ģenētiku ... "

"KAZĀNAS FEDERĀLĀ (PRIVOLGA) UNIVERSITĀTE Bioloģijas un augsnes zinātnes fakultāte Cilvēku un dzīvnieku fizioloģijas katedra PRAKSE PAR FIZIKĀLĀM UN ĶĪMISKAJĀM METODĒM BIOLOĢIJĀ Mācību līdzeklis Jakovļeva OV, Sitdikova GF, Jakovļeva Kazan-2010 1 Publicēts ar KF (P) U Bioloģijas un augsnes zinātnes fakultātes Izglītības un metodikas padomes lēmumu Cilvēku un dzīvnieku fizioloģijas katedras sēdes protokols Nr. No recenzenta: Jakovļeva OV, Sitdikova GF, Jakovļeva AV Seminārs par fizikālajām un ķīmiskajām metodēm ... "

“Jaunieguvumu biļetens (2008. gada novembris) 1. SOCIĀLĀS ZINĀTNES 1.1. Filozofija. Psiholoģija. Loģika 1. Yu9ya7 Bogomolova, NN Masu komunikācijas sociālā psiholoģija: mācību grāmata. PoB 74 sobie universitātēm / NN Bogomolova. - M .: Aspect Press, 2008. - 191 lpp. a - 1; h / zo - 1; 2. Yuya7 Ievads filozofijā: mācību grāmata. rokasgrāmata universitātēm / I. T. Frolovs [un citi]. - 4. 24. izdevumā, Sv. un pievienojiet. - M .: Kultūras revolūcija, 2007. - 623 lpp. uch / b - 1; 3. Ju Goldobina, L. A. Sabiedrība kā īpašs būtnes veids: ... "

"BALTKRIEVIJAS VALSTS UNIVERSITĀTES BIOLOĢIJAS FAKULTĀTE Botānikas katedra BOTANIKAS PAMATI Metodiskie norādījumi laboratorijas studijām specialitāšu dienas nodaļas 1. kursa studentiem 1-31 01 02 Bioķīmija; 1-31 01 03 Mikrobioloģija MINSK 2013 UDC 581.4 (077) LBC 28.56p.y73 O-75 Kompozīcijas: T. A. Sautkina, V. D. Poļiksenova, A. K. Hramcova , V. N. Tihomirovs, M. A. Dzhuss, ko Baltkrievijas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes padome ieteica 2013. gada 27. februārī ... "

BALTKRIEVIJAS VALSTS UNIVERSITĀTES BIOLOĢIJAS FAKULTĀTE Cilvēku un dzīvnieku fizioloģijas katedra AUGSTĀKĀS Mugurkaulnieku attīstība: PUTNI Metodiskie norādījumi individuālās attīstības bioloģijas kursam Bioloģijas fakultātes specialitātes 1-31 01 01 Bioloģija studentiem MINSK 2007 UDC-28611.06 RB 17.70 Maslova, A. V. Sidorovs Ieteicams no Bioloģijas fakultātes Akadēmiskās padomes 2007. gada 7. decembra, Protokols Nr. 5 Bioloģijas zinātņu recenzenta kandidāts, asociētais profesors C .... "

"Valsts budžeta augstākās profesionālās izglītības mācību iestāde Irkutskas Valsts medicīnas universitāte, Veselības ministrija Krievijas Federācija Sirds un asinsvadu sistēma: galveno bojājumu anatomiskās un fizioloģiskās iezīmes, pētījumu metodes un semiotika. Mācību līdzeklis Irkutskas ISMU 2012 1 UDC BBK 57.319y73 S 32 Krievijas Veselības ministrijas ISMU pediatrijas fakultātes FMS ieteikusi kā ... "VESELĪBAS APKOPE UN SOCIĀLĀS ATTIECĪBAS FEDERĀCIJA (GBOU VPO VOLGGMU KRIEVIJAS VESELĪBAS UN SOCIĀLĀS ATTĪSTĪBAS MINISTRIJA) Apstiprināts _ vadītājs. Patoloģiskās fizioloģijas katedra, medicīnas zinātņu doktore, profesore L.N. Rogovas METODOLOĢISKĀ ATTĪSTĪBA studentiem praktisko nodarbību vadīšanā disciplīnā Patofizioloģija, galvas un kakla patofizioloģija specialitātē ... "

"Federālā izglītības aģentūra Valsts augstākās profesionālās izglītības mācību iestāde GORNO-ALTAI VALSTS UNIVERSITĀTE Dzīvības drošības, anatomijas un fizioloģijas departaments CILVĒKI Izglītības-metodiskais komplekss Studentiem, kuri mācās specialitātē 020201 Bioloģija Gorno-Altaisk RIO Gorno-Altaja Valsts padome 2009 Gorno-Altaja Valsts universitātes UDC 611; 591,4 BBK autora ... "

"Doņeckas Valsts medicīnas universitāte. M. Gorkija Medicīniskās ķīmijas katedra METODOLOĢISKĀS INSTRUKCIJAS praktiskai apmācībai medicīniskajā ķīmijā Starptautiskās medicīnas fakultātes 1. kursa studentiem. Doņeckas - 2011 1 Metodiskos norādījumus sagatavoja: vadītājs. Katedra, asociētais profesors Rozhdestvensky E.Yu. Asociētais profesors Sidun M.S., Art. skolotājs Pavļenko V.I., nodaļas palīgi Ignatjeva V.V., Bojcova V.E., Busurina Z.A., Streleckaja L.P., Sidorenko L.M. Metodiskās vadlīnijas ir apstiprinātas ... "

«IRKUTSKAS VALSTS MEDICĪNAS UNIVERSITĀTE Bērnu un pusaudžu komunālās higiēnas un higiēnas departaments HIGIĒNISKĀS PRASĪBAS D E T S K O Y APAVIEM (izglītības-metodiskā rokasgrāmata bērnu fakultātes studentiem) Irkutsk, 2010 Higiēnas prasības bērnu apaviem: Izglītojoša / Metodiska rokasgrāmata .G., Popovs I.P., Makarova L.I. - Irkutska: ISMU izdevniecība, 2010. Apmācības rokasgrāmata tika sagatavota vadītāja redaktora vadībā. Profesores Ignatjevas L.P. katedra nodaļas darbinieki ... "

BALTKRIEVIJAS VALSTS UNIVERSITĀTES BIOLOĢIJAS FAKULTĀTE Cilvēku un dzīvnieku fizioloģijas katedra AMFIJU ATTĪSTĪBA Metodiskās instrukcijas Individuālās attīstības kursa bioloģija Bioloģijas fakultātes specialitātes 1-31 01 01 Bioloģija MINSK 2007 UDC 611.06 BBK 28.706 P 17 Autori-sastādītāji V. Sidorovs Ieteicams no Bioloģijas fakultātes Akadēmiskās padomes 2007. gada 10. aprīļa, Protokols Nr. 7 Bioloģijas zinātņu recenzenta kandidāts, asociētais profesors S. V. Glušens ... "

"Izglītības procesa nodrošināšana ar citiem bibliotēkas un informācijas resursiem un izglītības procesa nodrošināšanai nepieciešamajiem līdzekļiem licencēšanai deklarēto izglītības programmu īstenošanai. Specialitāte Autors, nosaukums, publikācijas vieta, izdevniecība, gads Disciplīnu studējošo kopiju skaits Vispārējā medicīna 060101 Dzemdniecība. studentiem mīļā. universitātes Saveliev, Dzemdniecība 537 432 Shalina, Sichinava, Panina, Kurtser. - M .: GEOTAR-Media, 2009 ... "

"Krievijas Federācijas Veselības ministrijas Valsts budžeta izglītības iestādes Pjatigorskas filiāle Volgogradas Valsts medicīnas universitāte BIOLOĢISKĀS ĶĪMIJAS UN MIKROBIOLOĢIJAS NODAĻA Ye.G. DORKIN VISPĀRĪGA MIKROBIOLOĢIJA. 2. DAĻA MIKROORGANISMU FIZIOLOĢIJA Metodiskie norādījumi 1. kursa studentu patstāvīgam (ārpusstundu) darbam (pilna laika studijas) disciplīnā С2.B.11 - MIKROBIOLOĢIJA Pyatigorsk 2013 1 UDC ... "

"IZGLĪTĪBAS VALSTS FEDERĀLĀ AĢENTŪRA AUGSTĀKĀS PROFESIONĀLĀS IZGLĪTĪBAS VORONEZH VALSTS UNIVERSITĀTE A.T. Eprintsevs, V.N. Popovs, D.N. Fedorins GĒNU IZTEIKŠANAS IDENTIFIKĀCIJA UN PĒTĪJUMI Studiju ceļvedis universitātēm Voroņežas Valsts universitātes Izdevniecības un poligrāfijas centrs 2008 Apstiprināts Bioloģijas un augsnes zinātnes fakultātes Zinātniski metodiskajā padomē 2008. gada 14. februārī, Protokola Nr. Recenzents Bioloģijas doktors ...

"AUGSTĀKĀS IZGLĪTĪBAS VALSTS IZGLĪTĪBAS INSTITŪCIJA Kurskas Valsts medicīnas universitāte, Krievijas Bioloģiskās ķīmijas farmācijas fakultātes Veselības ministrijas Veselības ministrija, Bioloģiskās ķīmijas pašmācības ceļvedis Farmācijas fakultātes studentiem, Tālmācība KURSK - 2005 UDC: 54:57 (072) BBK: 24:28 YA7 Publicēts ar KSMU redakcijas lēmumu. Rokasgrāmata pašmācībai bioloģiskajā ķīmijā ... "

"VALSTS BUDŽETA IZGLĪTĪBAS AUGSTĀKĀS PROFESIONĀLĀS IZGLĪTĪBAS" VOLGOGRADAS VALSTS MEDICĪNAS UNIVERSITĀTE VESELĪBAS UN SOCIĀLĀS POLITIKAS MINISTRIJAS KRIEVIJAS FEDERĀCIJAS KRIEVIJAS FEDERĀCIJĀ KRIEVIJAS FEDERĀCIJĀ Patoloģiskās fizioloģijas katedra, medicīnas zinātņu doktore, profesore L. N. Rogova METODOLOĢISKĀ ATTĪSTĪBA studentiem praktisko nodarbību vadīšanā disciplīnā Patofizioloģija, galvas un kakla patofizioloģija specialitātē ... "

«1 2 NI Fedjukovičs CILVĒKU ANATOMIJA UN FIZIOLOĢIJA Apstiprināta Krievijas Federācijas Izglītības ministrijas kā mācību grāmata medicīnas skolu studentiem, kuri mācās specialitātē 0406 Māszinības Otrais izdevums Rostova pie Donas Fēnikss 2003 BBK 28.8я723 Ф32 3 Fedjukovics N.I F 32 Cilvēka anatomija un fizioloģija: mācību grāmata. Red. 2. - Rostov n / a: izdevniecība: Phoenix, 2003. - 416 lpp. Apmācība aptver normālās, anatomijas un cilvēka fizioloģijas jautājumus, ņemot vērā ... "

Mērķis:parāda, ka šūnu membrānai ir selektīva caurlaidība. Parādiet membrānas lomu fagocitozes un pinocitozes procesā.

Aprīkojums:mikroskopi, pārvalki un slaidi, skalpeli, sekcijas adatas, krūzes ūdenim un šķīdumiem, filtrpapīrs, pipetes, tinte. Ciliātu, amēbu, elodea lapu kultūra. NaCl vai KCl šķīdumi, CaCl vai MgCl šķīdumi, 2% albumīna šķīdums, 10% NaCl šķīdums, destilēts ūdens.

Darba process:

Ciliātus ievieto vājā NaCl vai KCl šķīdumā. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Var redzēt šūnu saraušanos, kas norāda uz šūnu sienas caurlaidību. Šajā gadījumā no šūnas izplūst ūdens vide... Pārnes šūnas uz pilienu destilēta ūdens vai izvelciet šķīdumu no segas apakšpuses, izmantojot filtrpapīru, un nomainiet to ar destilētu ūdeni. Novērojiet, kā šūnas uzbriest, pateicoties ūdens iekļūšanai tajās.

Ciliātus ievieto zemas koncentrācijas CaCl vai MgCl šķīdumā (tāds pats kā iepriekšējais šķīdums). Ciliāti turpina dzīvot, deformācijas nav novērojamas. Ca un Mg joni samazina šūnu membrānas caurlaidību, atšķirībā no Na un K joniem. Caur čaumalu nav ūdens kustības.

Ievietojiet amēbas 2% albumīna šķīduma (vistas olu baltuma) pilienā. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Pēc kāda laika uz amēbu virsmas sāk veidoties burbuļi, izvirzījumi, kanāliņi. Šķiet, ka amēbu virsma "vārās". To papildina intensīva šķidruma kustība pie membrānas virsmas. Šķidros burbuļus ieskauj citoplazmas izvirzījumi. Kas pēc tam aizveras. Dažreiz pēkšņi parādās pinocītu pūslīši, kas norāda uz ātru šķidruma piliena un tajā šķīstošās vielas notveršanu.

Ievietojiet amēbas cukura šķīdumā. Nav pinocitozes. Pinocitozi izraisa tikai vielas, kas pazemina šūnu membrānas virsmas spraigumu, piemēram, aminoskābes, daži sāļi. Pilienā šķidrumā, kas satur amēbu, pievienojiet nedaudz smalki samaltu skropstu tušu. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Pēc kāda laika amēbas sāk lēnām virzīties uz kautķermeņu graudiem, atbrīvojot pseidopodijas. Liemeņa graudi piestiprinās pseidopodijas virsmai, pēc tam tos lēnām ieskauj un pēc kāda laika nonāk iegremdēti citoplazmā. Novērojiet fagocitozes fenomenu amēbā zem mikroskopa.

Elodea šūnu citoplazmā ir redzami daudzi apaļi ovāli zaļie ķermeņi - tie ir hloroplasti. Pārbaudiet šūnas pie lapas vēnas. Viņi var noteikt citoplazmas un plastīdu kustību gar sienām. Ja kustība nav pamanāma, sasildiet preparātu zem elektriskās lampas.

Ieskicējiet visu, ko redzējāt mikroslīdos. Apspriediet procesus, kurus redzējāt grupās, mēģiniet tos izskaidrot.

Laboratorijas darbs aromorfožu un idioadaptāciju noteikšanai augos un dzīvniekos

Mērķis:ar konkrētiem piemēriem parādiet lielu sistemātisku grupu izcelsmi pēc aromorfozes, iepazīstieties ar iespējamo organismu idioadaptāciju (deģenerāciju) piemēriem, atklājiet cilvēka darbības ietekmi uz galvenajiem organiskās evolūcijas virzieniem.

Aprīkojums:augu herbārijs (sūnas, ceļmallapas, skujkoki, zemes spermas), augi ar ērkšķiem, kaudze (kamieļa ērkšķis, suņu roze), putnu knābja un kāju zīmējumi, dzīvnieki ar aizsargājošu (maskējošu) nokrāsu, stingray zivis.

Darba process:

Analizējot galvenās sporu, vingrošanas un spermas pazīmes, lai izprastu augu aromorfozes

Nosakiet idioadaptāciju ar augu ērkšķu un dziedzeru šķiedrām

Nodarbojieties ar idioadaptācijas piemēriem: dažādos vides apstākļos dzīvojošu putnu knābja un kāju struktūra

Nosakiet idioadaptācijas cēloņus stingray zivju struktūrā

1. Šūnu membrānas, to veidi. Membrānu īpašības. Membrānu funkcijas.

Morfoloģiskie un fizioloģiskie pētījumi ir parādījuši, ka šūnas membrānai ir svarīga loma šūnas darbībā.

Membrānas struktūras: kodols, Golgi komplekss, EPS utt.

Membrāna ir 7 nm bieza plāna struktūra. Pēc ķīmiskā sastāva membrāna satur 25% olbaltumvielu, 25% fosfolipīdus, 13% holesterīna, 4% lipīdu, 3% ogļhidrātu.

Strukturāli membrānas pamats ir divkāršs fosfolipīdu slānis. Fosfolipīdu molekulu iezīme ir tā, ka to sastāvā ir hidrofilas un hidrofobiskas daļas. Hidrofilās daļas satur polārās grupas (fosfātu grupas fosfolipīdos un hidroksīdu grupas holesterīnā). Hidrofilās daļas vērsti uz virsmu. UN hidrofobiski (tauku astes) ir vērsti uz membrānas centru.

Molekulai ir divas taukainas astes, un šīs ogļūdeņraža ķēdes var būt divās konfigurācijās. Pagarināta - trans konfigurācija (cilindrs 0,48 nm). Otrais veids ir gauche-trans-gauche konfigurācija. Šajā gadījumā divas tauku astes atšķiras, un laukums palielinās līdz 0,58 nm.

Lipīdu molekulas normālos apstākļos ir šķidras kristāliskas. Un šajā stāvoklī viņiem ir mobilitāte. Turklāt viņi abi var pārvietoties sava slāņa iekšpusē un apgāzties. Samazinoties temperatūrai, notiek pāreja no šķidrā membrānas stāvokļa uz želeju, un tas samazina molekulas mobilitāti.

Kad lipīdu molekula pārvietojas, veidojas mikrostraipas, kuras sauc par ķēniņiem, kurās var notvert vielas. Membrānas lipīdu slānis ir šķērslis ūdenī šķīstošām vielām, bet tas ļauj iziet cauri taukos šķīstošām vielām.

Papildus lipīdiem membrāna satur arī olbaltumvielu molekulas. Tie galvenokārt ir glikoproteīni.

Integrētie proteīni iziet cauri abiem slāņiem... Citi olbaltumvielas ir daļēji iegremdētas vai nu ārējā, vai iekšējā slānī. Tos sauc par perifēriem proteīniem..

Šo membrānas modeli sauc šķidro kristālu modelis... Funkcionāli olbaltumvielu molekulas veic strukturālas, transporta, fermentatīvas funkcijas. Turklāt tie veido jonu kanālus ar diametru no 0,35 līdz 0,8 nm diametrā, pa kuriem joni var iziet. Kanāliem ir sava specializācija. Integrētie proteīni ir iesaistīti aktīvajā transportā un atvieglo difūziju.

Fermenta funkcija ir raksturīga perifērām olbaltumvielām membrānas iekšējā pusē. Iekšējā pusē - antigēnu (antivielas) un receptoru funkcijas.

Oglekļa ķēdes var pievienoties olbaltumvielu molekulām, un pēc tam tiek veidotas glikoproteīni... Vai lipīdi, tad tos sauc par glikolipīdiem.

Galvenās funkcijas šūnu membrānas būs:

1. Barjeras funkcija

2. Pasīvā un aktīvā vielu pārnešana.

3. Metabolisma funkcija (sakarā ar fermentu sistēmu klātbūtni tajās)

4. Membrānas ir iesaistītas elektrisko potenciālu radīšanā miera stāvoklī, un, ja tās ir satrauktas, - darbības strāvas.

5. Receptora funkcija.

6. Imunoloģisks (saistīts ar antigēnu klātbūtni un antivielu veidošanos).

7. Nodrošiniet starpšūnu mijiedarbību un kontakta kavēšanu.

Kad viendabīgas šūnas nonāk saskarē, šūnu dalīšanās tiek kavēta. Šī funkcija tiek zaudēta vēža šūnās. Turklāt vēža šūnas nonāk saskarē ne tikai ar savām, bet arī ar citām šūnām, inficējot tās.

Membrānas caurlaidības funkcija. Transports.

Vielu transportēšana pa membrānām var būt pasīva un aktīva.

Pasīvā pārsūtīšana vielas šķērso membrānas bez enerģijas patēriņa gradientu klātbūtnē (vielu koncentrācijas atšķirība, elektroķīmiskā gradienta atšķirība, spiediena gradienta un osmotiskā gradienta klātbūtnē). Šajā gadījumā pasīvo transportēšanu veic, izmantojot:

Difūzija.

Filtrēšana. To veic hidrostatiskā spiediena starpības klātbūtnē.

Osmoze. Osmozes laikā notiek šķīdinātāja kustība. Tas ir, ūdens no tīra šķīduma nonāks šķīdumā ar lielāku koncentrāciju.

Visos šajos gadījumos bez enerģijas izmaksām... Vielas iet caur porām membrānā.

Membrānā ir poras ar lēnu vadītspēju, taču šādu poru membrānā nav daudz. Lielākajai daļai membrānas kanālu ir arī vārtu mehānisms, kas aizver kanālu. Šos kanālus var kontrolēt divos veidos: reaģēt uz lādiņa izmaiņām (elektroizbudināmi vai ar spriegumu saistīti kanāli). Pretējā gadījumā vārti kanālā atveras, kad ir piestiprināta ķīmiska viela (ķīmiski uzbudināms vai atkarīgs no liganda).

Aktīva pārsūtīšana vielas visā membrānā ir saistītas ar vielu pārnešanu pret gradientu.

Aktīvai transportēšanai tiek izmantoti neatņemami proteīni, kuriem ir enzīmu funkcijas. ATP tiek izmantota kā enerģija. Integraliem proteīniem ir īpaši mehānismi (olbaltumvielas), kas tiek aktivizēti, vai nu palielinot vielas koncentrāciju ārpus šūnas, vai samazinoties iekšpusē.

Atpūtas straumes.

Membrānas potenciāls. Ārpusē membrāna ir pozitīvi uzlādēta, un iekšpusē - negatīva. 70-80 mV.

Bojājuma strāva ir atšķirība lādiņā starp nebojātiem un bojātiem... Bojātais ir negatīvi uzlādēts, samērā neskarts.

Metaboliskā strāva ir potenciālu atšķirība vielmaiņas procesu nevienlīdzīgas intensitātes dēļ.

Membrānas potenciāla izcelsme ir izskaidrota ar membrānas jonu teorija, kurā ņemta vērā membrānas nevienlīdzīgā caurlaidība joniem un atšķirīgais jonu sastāvs intracelulārajā un starpšūnu šķidrumā. Tika konstatēts, ka gan intracelulārajā, gan starpšūnu šķidrumā ir vienāds pozitīvo un negatīvo jonu daudzums, bet sastāvs ir atšķirīgs. Ārējais šķidrums: Na +, Cl - iekšējais šķidrums: K +, A - (organiskie anjoni)

Mierīgā stāvoklī membrāna dažādos veidos ir caurlaidīga joniem. Vislielākā caurlaidība ir kālijam, kam seko nātrijs un hlors. Membrānas ir organisko anjonu necaurlaidīgas.

Sakarā ar paaugstinātu kālija jonu caurlaidību tie atstāj šūnu. Tā rezultātā org uzkrājas iekšpusē. anjoni. Tā rezultātā tiek izveidota potenciāla atšķirība (kālija difūzijas potenciāls), kas ilgst tik ilgi, kamēr tā var izdzist.

Aprēķinātais kālija potenciāls ir -90 mV. Un praktiskais potenciāls ir -70 mV. Tas liek domāt, ka jaudas palielināšanā ir vēl viens jons.

Lai ierobežotu membrānas potenciālu, šūnai jādarbojas, jo kālija jonu pārvietošanās no šūnas un nātrija šūnā novestu pie zīmes vienlīdzības pārkāpuma. Membrānas ir polarizētas. Ārpusē lādiņš būs pozitīvs, un ārpus tā būs negatīvs.

Membrānas elektriskais stāvoklis.

Reverss vai pārsniegšana - nomainiet uzlādes zīmi. Atgriežoties pie sākotnējās maksas - repolarizācija.

Uzbudinājuma strāvas.

Kad membrānu ietekmē kairinošs līdzeklis, rodas īslaicīgs uztraukums. Uzbudinājuma process ir lokāls un izplatās pa membrānu, un pēc tam depolarizējas. Kad ierosme pārvietojas, jauna membrānas daļa tiek depolarizēta utt. Darbības strāva ir divfāžu strāva.

Katrā darbības strāvas fāzē var atšķirt lokālu reakciju, kuru aizstāj ar maksimuma potenciālu, un negatīvs un pozitīvs izsekošanas potenciāls seko maksimuma potenciālam. Notiek ar kairinošu darbību. Lai izskaidrotu pašreizējo rīcību, tika ierosināts membrānas-monikas teorija (Hodžs, Hakslijs, Katcs). Viņi to parādīja darbības potenciāls ir lielāks nekā miera potenciāls... Kad membrānu ietekmē kairinošs līdzeklis, lādiņš tiek pārvietots uz membrānu (daļēja depolarizācija), un tas izraisa nātrija kanālu atvēršanos. Nātrijs iekļūst šūnā, pakāpeniski samazinot membrānas lādiņu, bet darbības potenciāls nerodas ar jebkādu darbību, bet tikai ar kritisku vērtību (izmaiņas par 20-30 mV) - kritisku depolarizāciju. Tajā pašā laikā tiek atvērti gandrīz visi nātrija kanāli, un šajā gadījumā nātrijs sāk lavīnēt šūnā. Notiek pilnīga depolarizācija. Process neapstājas ar to, bet turpina iekļūt šūnā un uzlādējas līdz +40. Pīķa potenciāla augšdaļā vārti h aizveras. Pie šīs potenciāla vērtības membrānā atveras kālija vārti. Tā kā Ka + iekšpusē ir lielāks, tad Ka + sāk atstāt šūnu, un lādiņš sāks atgriezties sākotnējā vērtībā. Sākumā tas iet ātri un pēc tam palēninās. Šo parādību sauc par negatīvu astes potenciālu. Tad lādiņš tiek atjaunots sākotnējā vērtībā, un pēc tam tiek reģistrēts pozitīvs izsekošanas potenciāls, ko raksturo paaugstināta kālija caurlaidība. Parādās membrānas hiperpolarizācijas stāvoklis (pozitīvs izsekošanas potenciāls) .Jonu kustība ir pasīva. Viena ierosmes laikā šūnā nonāk 20 000 nātrija jonu, bet šūnā - 20 000 kālija jonu.

Sūknēšanas mehānisms ir nepieciešams, lai atjaunotu koncentrāciju. Tiek ienesti 3 pozitīvi nātrija joni, un 2 kālija joni iziet ar aktīvu transportu.

Mainās membrānas uzbudināmība un līdz ar to arī darbības potenciāls. Vietējās reakcijas laikā pakāpeniski palielinās uzbudinājums. Pīķa reakcijas laikā uzbudinājums pazūd.

Ar negatīvu izsekošanas potenciālu uzbudināmība atkal palielināsies, jo membrāna atkal ir daļēji depolarizēta. Pozitīvas gaismas potenciāla fāzē notiek uzbudināmības samazināšanās. Šādos apstākļos uzbudināmība samazinās.

Uzbudinājuma procesa ātrums - labilitāte. Spējas rādītājs - ierosinājumu skaits laika vienībā... Nervu šķiedras reproducē no 500 līdz 1000 impulsiem sekundē. Dažādiem audumiem ir atšķirīga labilitāte.

2. Receptori, to klasifikācija: pēc lokalizācijas (membrāna, kodols), procesu attīstības mehānisma (jonu un metabotropu), pēc signāla uztveršanas ātruma (ātra, lēna), pēc uztverošo vielu veida.

Šūnas saņemto signālu no primārajiem kurjeriem nodrošina īpaši receptoru proteīni, kuriem primārie kurjeri ir ligandi. Lai nodrošinātu receptoru darbību, olbaltumvielu molekulām jāatbilst vairākām prasībām:

• ir augsta selektivitāte pret ligandu;
• liganda saistīšanās kinētika jāapraksta ar līkni ar piesātinājumu, kas atbilst visu receptoru molekulu pilnīgas aizņemšanās stāvoklim, kuru skaits membrānā ir ierobežots;
• receptoriem vajadzētu būt audu specifiskumam, atspoguļojot šo funkciju esamību vai neesamību mērķa orgāna šūnās;
• saistībai ar ligandu un tā šūnu (fizioloģiskajai) iedarbībai jābūt atgriezeniskai, un afinitātes parametriem jāatbilst fizioloģiskajam liganda koncentrācijai.

Šūnu receptori tiek klasificēti šādās klasēs:

• membrāna
• receptoru tirozīna kināzes
• g olbaltumvielu savienoti receptori
• jonu kanāli
• citoplazmas
• kodolenerģija

Membrānas receptori atpazīst lielas (piemēram, insulīns) vai hidrofilas (piemēram, adrenalīns) signālmolekulas, kas nevar patstāvīgi iekļūt šūnā. Mazas hidrofobas signālmolekulas (piemēram, trijodtironīns, steroīdu hormoni, CO, NO) spēj difundēt šūnā. Šādu hormonu receptori parasti ir šķīstošie citoplazmas vai kodola proteīni. Pēc tam, kad ligands saistās ar receptoru, informācija par šo notikumu tiek pārraidīta tālāk pa ķēdi un noved pie primāro un sekundāro šūnu reakciju veidošanās.

Divas galvenās membrānu receptoru klases ir metabotropie receptori un jonotropie receptori.

Jonotropie receptori ir membrānas kanāli, kas tiek atvērti vai aizvērti, saistoties ar ligandu. Iegūtās jonu strāvas izraisa izmaiņas transmembrānas potenciāla starpībā un rezultātā šūnas uzbudināmībā, kā arī maina intracelulāro jonu koncentrāciju, kas var izraisīt intracelulāro mediatoru sistēmu sekundāru aktivizēšanos. Viens no pilnībā izpētītajiem jonotropajiem receptoriem ir n-holīnerģiskais receptors.

G-proteīna struktūra, kas sastāv no trīs veidu vienībām (heterotrimēras) - αt / αi (zila), β (sarkana) un γ (zaļa)

Metabotropie receptori ir saistīti ar intracelulārajām kurjera sistēmām. Izmaiņas to konformācijā, saistoties ar ligandu, noved pie bioķīmisko reakciju kaskādes uzsākšanas un, visbeidzot, izmaiņas šūnas funkcionālajā stāvoklī. Galvenie membrānas receptoru veidi:

Receptori, kas saistīti ar heterotrimeriskiem G-proteīniem (piemēram, vazopresīna receptori).

Receptori ar iekšējo tirozīna kināzes aktivitāti (piemēram, insulīna receptori vai epidermas augšanas faktora receptori).

Ar G-olbaltumvielām saistītie receptori ir transmembrānas proteīni ar 7 transmembrānas domēniem, ārpusšūnu N-galu un intracelulāro C-galu. Liganda saistīšanās vieta atrodas ārpusšūnu cilpās, G proteīnu saistošais domēns atrodas netālu no C-gala citoplazmā.

Receptora aktivizēšana noved pie tā, ka tā α-apakšvienība norobežojas no βγ-apakšvienības kompleksa un tādējādi tiek aktivizēta. Pēc tam tas vai nu aktivizē, vai gluži pretēji, deaktivizē fermentu, kas ražo sekundāros kurjerus.

Receptori ar tirozīna kināzes aktivitāti fosforilē sekojošos intracelulāros proteīnus, bieži vien arī olbaltumvielu kināzes, un tādējādi pārraida signālu šūnā. Pēc struktūras tie ir transmembrānas proteīni ar vienu membrānas domēnu. Parasti tie ir homodimēri, kuru apakšvienības ir saistītas ar disulfīdu tiltiem.

3. Jonotropie receptori, metabotropie receptori un to šķirnes. Metabotropo receptoru darbības sekundāro mediatoru sistēmas (cAMP, cGMP, inozitol-3-fosfāts, diacilglicerīns, Ca ++ joni).

Neirotransmiteru receptori atrodas neironu vai mērķa šūnu (muskuļu vai dziedzeru šūnu) membrānās. To lokalizācija var būt uz postsinaptiskām un presinaptiskām membrānām. Tā dēvētie autoreceptori bieži atrodas uz presinaptiskajām membrānām, kas regulē tā paša raidītāja atbrīvošanos no presinaptiskā termināla. Bet ir arī heteroautoreceptori, kas arī regulē mediatora atbrīvošanos, taču šajos receptoros viena mediatora atbrīvošanu regulē cits starpnieks vai neiromodulators.

Lielākā daļa receptoru ir ar membrānu saistīti oligomēru proteīni, kas ar lielu afinitāti un augstu selektivitāti saista ligandu (neirotransmiteru). Šīs mijiedarbības rezultātā tiek aktivizēta intracelulāro izmaiņu kaskāde. Receptoriem raksturīga liganda afinitāte, daudzums, piesātinājums un spēja disociēt receptoru-ligandu kompleksu. Dažiem receptoriem ir izoformas, kas atšķiras pēc afinitātes pret noteiktiem ligandiem. Šīs izoformas var atrast vienā audā.

Ligandi ir vielas, kas selektīvi mijiedarbojas ar konkrēto receptoru. Ja farmakoloģiskā viela aktivizē šo receptoru, tā ir tā agonists un, ja tā samazina tā aktivitāti, tad tā ir antagonists.

Liganda saistīšanās ar receptoru noved pie receptora konformācijas izmaiņām, kā rezultātā tiek atvērti vai nu jonu kanāli, vai arī tiek aktivizēta reakciju kaskāde, kas izraisa izmaiņas metabolismā.

Ir jonotropie un metabotropie receptori.

Jonotropie receptori. Sakarā ar postsinaptiskā potenciāla veidošanos atbilstošais jonu kanāls tiek atvērts vai nu tūlīt ar mediatora darbību, vai arī aktivējot G-proteīnu. Šajā gadījumā receptors vai nu pats veido jonu kanālu, vai arī ir saistīts ar to. Pēc liganda piestiprināšanas un receptora aktivācijas kanāls tiek atvērts attiecīgajam jonam. Tā rezultātā membrānā veidojas postsinaptiskais potenciāls. Jonotropie receptori ir ātras signāla pārraides un PSP veidošanās ceļš, nemainot vielmaiņas procesus šūnā.

Metabotropie receptori. Tas ir sarežģītāks signāla pārraides ceļš. Šajā gadījumā pēc liganda saistīšanās ar receptoru tiek aktivizēta fosforilēšanas-defosforilēšanas kaskāde. To veic vai nu tieši, vai caur sekundāriem starpniekiem, piemēram, ar tirozīna kināzi, vai caur cAMP, vai cGMP, vai inozitola trifosfātu, vai diacilglicerīnu, vai palielinot intracelulāro kalciju, kā rezultātā aktivējas proteīnkināzes. Fosforilēšana visbiežāk ietver no cAMP atkarīgas vai no diacilglicerīna atkarīgas proteīnkināzes aktivāciju. Šie efekti attīstās lēnāk un ilgst ilgāk.

Receptora afinitāte pret atbilstošo neirotransmiteru var mainīties tāpat kā pret hormoniem, piemēram, receptoru alosterisko izmaiņu vai citu mehānismu dēļ. Tāpēc receptori tagad tiek apzīmēti kā pārvietojamas un viegli maināmas struktūras. Kā daļa no membrānas receptoru proteīni var mijiedarboties ar citiem membrānas proteīniem (tā sauktā receptoru internalizācija). Neiromodulatori, tāpat kā neirotransmiteri, var ietekmēt receptoru skaitu un jutīgumu. Ilgstoša liela daudzuma neirotransmitera vai neiromodulatora klātbūtne var samazināt to jutīgumu (regulēšana uz leju), bet ligandu trūkums var palielināt jutīgumu (augšējā regulēšana).

4. Joniskie kanāli, to struktūra. Jonu kanālu klasifikācija. Nātrija un kālija kanāli.

Jonu kanālu struktūra un funkcija. Joni Na +, K +, Ca 2+, Cl - iekļūst šūnā un iziet caur īpašiem kanāliem, kas piepildīti ar šķidrumu. Kanālu izmērs ir diezgan mazs (diametrs 0,5-0,7 nm). Aprēķini rāda, ka kanālu kopējā platība aizņem nenozīmīgu virsmas daļu šūnu membrānu.

Jonu kanālu funkcija tiek pētīta dažādos veidos. Visizplatītākā ir spriegojuma skavas metode (2.2. Attēls). Metodes būtība slēpjas faktā, ka eksperimenta laikā ar īpašu elektronisko sistēmu palīdzību membrānas potenciāls tiek mainīts un fiksēts noteiktā līmenī. Šajā gadījumā tiek mērīta caur membrānu plūstošās jonu strāvas vērtība. Ja potenciālu starpība ir nemainīga, tad saskaņā ar Ohma likumu pašreizējā vērtība ir proporcionāla jonu kanālu vadītspējai. Reaģējot uz pakāpenisku depolarizāciju, tiek atvērti noteikti kanāli, attiecīgie joni iekļūst šūnā pa elektroķīmisko gradientu, tas ir, rodas jonu strāva, kas depolarizē šūnu. Šīs izmaiņas reģistrē, izmantojot vadības pastiprinātāju, un caur membrānu tiek nodota elektriskā strāva, kas ir vienāda ar lielumu, bet pretēja membrānas jonu strāvas virzienam. Šajā gadījumā transmembrānas potenciāla starpība nemainās. Potenciālās saspiešanas metodes un specifisko jonu kanālu blokatoru kombinēta izmantošana ir novedusi pie dažāda veida jonu kanālu atvēršanas šūnu membrānā.

Pašlaik ir izveidoti daudz dažādu jonu kanālu veidi (2.1. Tabula). Daži no tiem ir ļoti specifiski, otrais papildus galvenajam jonam var iziet citus jonus.

Atsevišķu kanālu funkcijas izpēte ir iespējama, izmantojot vietējā potenciāla fiksēšanas "ceļa fiksēšanas" metodi; att. 2.3, A). Stikla mikroelektrodu (mikropipeti) piepilda ar fizioloģisko šķīdumu, piespiež pret membrānas virsmu un izveidojas neliels vakuums. Šajā gadījumā membrānas daļa tiek iesūkta mikroelektrodā. Ja iesūkšanas zonā parādās jonu kanāls, tiek reģistrēta viena kanāla darbība. Stimulācijas un kanāla aktivitātes reģistrēšanas sistēma maz atšķiras no sprieguma fiksācijas sistēmas.

2.1. Tabula.Uzbudināmo šūnu svarīgākie jonu kanāli un jonu strāvas

Kanāla tips	Funkcija		Kanālu bloķētājs
Kālijs (viens pats)	Atpūtas potenciālā paaudze	I K + (noplūde)
Nātrijs	Darbības potenciāla ģenerēšana
Kalcijs	Lēna potenciāla ģenerēšana		D-600, verapamils
Kālijs (novēlota rektifikācija)	Repolarizācijas nodrošināšana	I K + (kavēšanās)
Kālija aktivēts kālijs	Depolarizācijas ierobežojums Ca 2+ strāvas dēļ

Piezīme.TEA - tetraetilamonijs; TTX - tetrodotoksīns.

Kanāla ārējā daļa ir salīdzinoši pieejama pētījumiem, un iekšējās daļas izpēte rada ievērojamas grūtības. P. G. Kostjuks izstrādāja intracelulārās dialīzes metodi, kas ļauj pētīt jonu kanālu ieejas un izejas struktūru funkciju, neizmantojot mikroelektrodus. Izrādījās, ka ārpusšūnu telpā atvērtā jonu kanāla daļa pēc funkcionālajām īpašībām atšķiras no kanāla daļas, kas vērsta uz intracelulāro vidi.

Tieši jonu kanāli nodrošina divas svarīgas membrānas īpašības: selektivitāti un vadītspēju.

Selektivitāte, vai selektivitāte, kanālu nodrošina tā īpašā olbaltumvielu struktūra. Lielākā daļa kanālu ir elektriski vadāmi, tas ir, to spēja vadīt jonus ir atkarīga no membrānas potenciāla vērtības. Kanāls pēc funkcionālajām īpašībām ir neviendabīgs, it īpaši olbaltumvielu struktūrām, kas atrodas pie ieejas kanālā un pie tā izejas (tā sauktie vārtu mehānismi).

5. Uzbudināmības jēdziens. Neiromuskulārās sistēmas uzbudināmības parametri: kairinājuma slieksnis (reobāze), lietderīgais laiks (hronaksija). Kairinājuma stipruma atkarība no tā darbības laika (Goorweg-Weiss līkne). Ugunsizturība.

Uzbudināmība - šūnas spēja reaģēt uz stimulāciju, veidojoties AP un specifiskai reakcijai

1) vietējās reakcijas fāze - daļēja membrānas depolarizācija (Na + iekļūšana šūnā). Ja jūs uzklājat nelielu kairinājumu, tad atbilde ir spēcīgāka.

Vietējā depolarizācija ir paaugstināšanas fāze.

2) absolūtā ugunsizturības fāze - uzbudināmu audu īpašība neveidot PD jebkura stipruma stimulam

3) relatīvās refrakcijas fāze.

4) lēnas repolarizācijas fāze - kairinājums - atkal spēcīga reakcija

5) hiperpolarizācijas fāze - mazāka uzbudināmība (subnormāla), stimulam jābūt lielam.

Funkcionālā labilitāte - audu uzbudināmības novērtēšana, izmantojot maksimāli iespējamo AP skaitu laika vienībā.

Uzbudinājuma likumi:

1) spēka likums - stimula spēkam jābūt slieksnim vai virs sliekšņa (uztraukumu izraisošā spēka minimālā vērtība). Jo spēcīgāks ir stimuls, jo spēcīgāks ir uztraukums - tikai audu asociācijām (nervu stumbrs, muskuļi, izņemot SMC).

2) laika likums - uztraukumam vajadzētu būt pietiekamam ar ilgstošu stimulu.

Attiecība starp spēku un laiku ir apgriezti proporcionāla starp minimālo laiku un minimālo spēku. Minimālais spēks - reobāze - ir spēks, kas izraisa uztraukumu un nav atkarīgs no ilguma. Minimālais laiks ir piemērots laiks. Hronaksija ir noteiktu audu uzbudināmība, uzbudinājuma laiks ir vienāds ar divām reobāzēm.

Jo lielāka ir izturība, jo lielāka ir reakcija uz noteiktu vērtību.

Faktori, kas rada MSP:

1) nātrija un kālija koncentrācijas starpība

2) atšķirīga nātrija un kālija caurlaidība

3) Na-K sūkņa darbs (3 Na + tiek noņemts, 2 K + tiek atgriezts).

Attiecību starp stimula stiprumu un tā ietekmes ilgumu, kas nepieciešams dzīvās struktūras minimālas reakcijas parādīšanai, ļoti labi var izsekot uz tā sauktās spēka un laika līknes (Goorweg-Weiss-Lapik līkne).

No līknes analīzes izriet, ka neatkarīgi no tā, cik liels ir stimula stiprums, ja tā darbības ilgums ir nepietiekams, atbildes nebūs (norāda uz hiperbolas augšupejošā atzara kreiso pusi). Līdzīga parādība tiek novērota, ilgstoši iedarbojoties zem sliekšņa stimuliem. Minimālo strāvu (vai spriegumu), kas var izraisīt ierosmi, sauc par Lapik reobāzi (ordinātu OA segmentu). Mazāko laika periodu, kurā strāva, kuras stiprums ir vienāds ar divkāršotu reobāzi, izraisa ierosmi audos, sauc par hronaksiju (OF abscisu segmentu), kas ir stimulācijas sliekšņa ilguma rādītājs. Hronaksiju mēra δ (tūkstošdaļas sekundes). Pēc hronaksijas lieluma var spriest par ierosmes rašanās ātrumu audos: jo mazāk hronaksijas, jo ātrāk rodas uztraukums. Cilvēka nervu un muskuļu šķiedru hronaksija ir vienāda ar sekundes tūkstošdaļām un desmit tūkstošdaļām, un tā saukto lēno audu, piemēram, vardes vēdera muskuļu šķiedru, hronsija ir vienāda ar sekundes simtdaļām.

Uzbudināmo audu hronaksijas noteikšana klīnikā ir kļuvusi plaši izplatīta ne tikai eksperimentos, bet arī sporta fizioloģijā. Jo īpaši, izmērot muskuļa hronaksiju, neirologs var noteikt motora nervu bojājumu klātbūtni. Jāatzīmē, ka stimuls var būt pietiekami spēcīgs, tam ir sliekšņa ilgums, bet zems laika pieauguma temps līdz sliekšņa vērtībai, ierosme šajā gadījumā nerodas. Uzbudināmo audu pielāgošanos lēnām augošam stimulam sauc par izmitināšanu. Izmitināšana ir saistīta ar faktu, ka stimula spēka palielināšanās laikā audos attīstās aktīvas izmaiņas, palielinot kairinājuma slieksni un novēršot ierosmes attīstību. Tādējādi stimula pieauguma ātrums laikā vai stimulācijas gradients ir būtisks uzbudinājuma sākumam.

Kairinājuma gradienta likums. Dzīvās būtnes reakcija uz stimulu ir atkarīga no stimulācijas gradienta, t.i., no stimula pieauguma steidzamības vai stāvuma laikā: jo augstāks ir stimulācijas gradients, jo spēcīgāka (līdz noteiktām robežām) ir uzbudināmā veidojuma reakcija.

Līdz ar to kairinājuma likumi atspoguļo sarežģītās attiecības starp stimulu un uzbudināmo struktūru to mijiedarbības laikā. Lai notiktu ierosme, stimulam jābūt ar sliekšņa stiprumu, sliekšņa ilgumam un noteiktam laika pieauguma ātrumam.

6. Jonu sūkņi (ATP-ases):K+- Na+ -balts,Ca2+ (plazmolemma un sarkoplazmatiskais tīklojums),H+- K+ - siltummainis.

Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām bioloģiskajās membrānās ir jonu sūkņi, kas darbojas uz ATP hidrolīzes brīvās enerģijas rēķina - īpašas neatņemamu olbaltumvielu sistēmas (transporta ATPāzes).

Pašlaik ir trīs veidu elektrogēnie jonu sūkņi, kas aktīvi pārnes jonus pa membrānu (13. attēls).

Jonu pārnese ar transporta ATPāzēm notiek sakarā ar pārneses procesu sasaisti ar ķīmiskām reakcijām, pateicoties šūnu vielmaiņas enerģijai.

K + -Na + -ATPāzes darba laikā katras ATP molekulas hidrolīzes laikā izdalītās enerģijas dēļ šūnā tiek pārnesti divi kālija joni un vienlaikus no šūnas tiek izsūknēti trīs nātrija joni. Tādējādi tiek izveidota paaugstināta kālija jonu koncentrācija šūnā un samazināta nātrija koncentrācija šūnā, salīdzinot ar starpšūnu vidi, kurai ir liela fizioloģiska nozīme.

"Bionpump" pazīmes:

1. Kustība pret elektroķīmiskā potenciāla gradientu.

2. vielas plūsma ir saistīta ar ATP (vai cita enerģijas avota) hidrolīzi.

3. transporta līdzekļa asimetrija.

4. In vitro sūknis spēj hidrolizēt ATP tikai to jonu klātbūtnē, kurus tas nes in vivo.

5. Kad sūknis ir iebūvēts mākslīgā vidē, tas spēj saglabāt selektivitāti.

Jonu ATPāzes molekulārais mehānisms nav pilnībā izprasts. Neskatoties uz to, tiek izsekoti šī sarežģītā fermentatīvā procesa galvenie posmi. K + -Na + -ATPāzes gadījumā ir septiņi jonu pārneses posmi, kas saistīti ar ATP hidrolīzi.

Diagramma parāda, ka galvenie fermenta posmi ir:

1) fermenta kompleksa ar ATP veidošanos uz membrānas iekšējās virsmas (šo reakciju aktivē magnija joni);

2) saistīšana ar trīs nātrija jonu kompleksu;

3) fermenta fosforilēšana ar adenozīna difosfāta veidošanos;

4) membrānas iekšienē esošā enzīma flip (flip-flop);

5) nātrija jonu apmaiņas reakcija pret kāliju, kas notiek uz membrānas ārējās virsmas;

6) fermenta kompleksa reversā apgriešana ar kālija jonu pārnešanu šūnā;

7) fermenta atgriešanās sākotnējā stāvoklī, atbrīvojot kālija jonus un neorganisko fosfātu (P).

Tādējādi pilna cikla laikā no šūnas izdalās trīs nātrija joni, citoplazma tiek bagātināta ar diviem kālija joniem un viena ATP molekula tiek hidrolizēta.

7. Membrānas potenciāls, lielums un izcelsme.

Ir ierosinātas daudzas teorijas, lai izskaidrotu biopotenciālu izcelsmi. Vācu pētnieka Bernšteina (1902, 1912) piedāvātā membrānas teorija ir vispilnīgāk pamatota eksperimentāli. Mūsdienu periodā šo teoriju ir modificējuši un eksperimentāli izstrādājuši Hodžkins, Hakslijs, Katcs (1949-1952).

Tika konstatēts, ka bioelektrisko parādību pamatā ir jonu nevienmērīgais sadalījums (asimetrija) šūnas un tās vides citoplazmā. Tādējādi nervu un muskuļu šūnu protoplazmā ir 30-50 reizes vairāk kālija jonu, 8-10 reizes mazāk nātrija jonu un 50 reizes mazāk hlora jonu nekā ārpusšūnu šķidrumā. Turklāt šūnas citoplazmā ir organiski anjoni (lieli molekulāri savienojumi, kas nes negatīvu lādiņu), kuru nav ārpusšūnu vidē.

Membrānas teorijas atbalstītāji uzskata, ka galvenais jonu asimetrijas iemesls ir šūnu membrānas klātbūtne ar īpašām īpašībām.

Šūnas membrāna ir sabiezināts citoplazmas slānis, kura biezums ir aptuveni 10 nm (100 A). Elektronmikroskopisko pētījumu metožu izmantošana ļāva mums noteikt membrānas smalko struktūru (55. attēls). Šūnu membrāna sastāv no dubultā fosfolipīdu molekulu slāņa, kas no iekšpuses ir pārklāts ar olbaltumvielu molekulu slāni, un no ārpuses ar sarežģītu ogļhidrātu molekulu - mukopolisaharīdu - slāni. Membrānai ir īpaši kanāli - "poras", caur kurām ūdens un joni iekļūst šūnā. Tiek pieņemts, ka katram jonam ir īpaši kanāli. Šajā sakarā membrānas caurlaidība dažiem joniem būs atkarīga no pašu jonu poru lieluma un diametra.

Relatīvā fizioloģiskā atpūtas stāvoklī membrānai ir paaugstināta kālija jonu caurlaidība, savukārt nātrija jonu caurlaidība ir strauji samazināta.

Tādējādi šūnu membrānas caurlaidības īpatnības, kā arī pašu jonu lielums ir viens no jonu sadalījuma asimetrijas iemesliem šūnas membrānas abās pusēs. Jonu asimetrija ir viens no galvenajiem atpūtas potenciāla parādīšanās iemesliem, savukārt galvenā loma ir nevienmērīgam kālija jonu sadalījumam.

Hodžkins veica klasiskus eksperimentus ar kalmāru milzu nervu šķiedru. Kālija jonu koncentrācija šķiedrās un apkārtējā šķidrumā tika izlīdzināta - atpūtas potenciāls pazuda. Ja šķiedra tika piepildīta ar mākslīgu fizioloģisko šķīdumu, kas pēc sastāva bija līdzīgs intracelulārajam šķidrumam, tika konstatēta potenciāla atšķirība starp membrānas iekšējo un ārējo pusi, aptuveni vienāda ar parastās šķiedras atpūtas potenciālu (50–80 mV).

Darbības potenciāla ģenerēšanas mehānisms ir daudz sarežģītāks. Galvenā loma darbības strāvu rašanās gadījumā pieder nātrija joniem. Sliekšņa spēka stimula iedarbībā šūnas membrānas caurlaidība nātrija joniem palielinās 500 reizes un 10-20 reizes pārsniedz kālija jonu caurlaidību. Šajā sakarā nātrijs kā lavīna metas šūnā, kas noved pie šūnas membrānas uzlādēšanās. Ārējā virsma ir negatīvi uzlādēta attiecībā pret iekšējo. Notiek šūnu membrānas depolarizācija, ko papildina membrānas potenciāla maiņa. Membrānas potenciāla maiņu saprot kā milivoltu (mV) skaitu, par kuru darbības potenciāls pārsniedz atpūtas potenciālu. Membrānas potenciāla sākotnējā līmeņa atjaunošana (repolarizācija) tiek veikta straujas nātrija caurlaidības samazināšanās (inaktivācijas) un nātrija jonu aktīvās pārnešanas dēļ no šūnas citoplazmas vidē.

Pierādījumus par darbības potenciāla nātrija hipotēzi ieguva arī Hodžkins. Patiešām, ja darbības potenciālam ir nātrija raksturs, tad, mainot nātrija jonu koncentrāciju, darbības potenciāla vērtību var mainīt. Izrādījās, ka tad, kad 2/3 jūras ūdens, kas ir normāla vide milzu kalmāru aksonam, aizstāj ar izotonisku dekstrozes šķīdumu, t.i., kad nātrija koncentrācija vidē mainās par 2/3, darbības potenciāls tiek samazināts uz pusi.

Tādējādi biopotenciālu parādīšanās ir bioloģiskās membrānas funkcija ar selektīvu caurlaidību. Atpūtas potenciāla un darbības potenciāla lielumu nosaka jonu asimetrija šūnu-vides sistēmā.

8. Elektriskās parādības nervu un muskuļu audos ierosmes laikā. Darbības potenciāls, tā lielums, fāzes un ilgums. Darbības potenciāla fāžu attiecība ar uzbudināmības fāzēm.

Mēs jau iepriekš parādījām, ka ierosmes vadīšana nervu un muskuļu šķiedrās tiek veikta ar elektrisko impulsu palīdzību, kas izplatās pa virsmas membrānu. Uzbudinājuma pārnešana no nerva uz muskuli balstās uz citu mehānismu. To veic ļoti aktīvu nervu galu izdalīšanās rezultātā ķīmiskie savienojumi - nervu impulsu mediatori. Skeleta muskuļu sinapsēs šis starpnieks ir acetilholīns (ACh).

Neiromuskulārajā sinapsē ir trīs galvenie strukturālie elementi - presinaptiskā membrāna uz nerva postsinaptiskā membrāna uz muskuļa, starp tiem - sinapses plaisa ... Sinapses formu var mainīt. Mierīgā stāvoklī ACh atrodas tā sauktajos sinaptiskajos pūslīšos nervu šķiedras gala plāksnes iekšpusē. Šķiedras citoplazma ar tajā peldošiem sinaptiskiem pūslīšiem ir atdalīta no sinaptiskā spraugas ar presinaptisku membrānu. Depresējot presinaptisko membrānu, mainās tās lādiņš un caurlaidība, burbuļi tuvojas membrānai un izlien sinaptiskajā spraugā, kuras platums sasniedz 200–1000 angstromu. Mediators sāk izkliedēties caur atstarpi līdz postsinaptiskajai membrānai.

Postinaptiskā membrāna nav elektrogēna, bet tai ir augsta jutība pret mediatoru, jo tajā ir tā sauktie holīnerģiskie receptori - bioķīmiskās grupas, kas spēj selektīvi reaģēt ar ACh. Pēdējais sasniedz postsinaptisko membrānu 0,2–0,5 ms. (ts "sinaptiskā kavēšanās") un, mijiedarbojoties ar holīnerģiskiem receptoriem, izraisa Na membrānas caurlaidības izmaiņas, kas noved pie postsinaptiskās membrānas depolarizācijas un uz tās rodas depolarizācijas viļņa, ko sauc par ierosinošais postsinaptiskais potenciāls, (EPSP), kuras vērtība pārsniedz muskuļu šķiedras membrānas kaimiņu elektrogēno sekciju EK. Rezultātā tajās rodas PD (darbības potenciāls), kas izplatās pa visu muskuļu šķiedras virsmu, izraisot pēc tam tās saraušanos, uzsākot procesu t.s. elektromehāniskā saskarne (Kapling). Mediators sinaptiskajā plaisā un uz postsinaptiskās membrānas darbojas ļoti īsu laiku, jo to iznīcina enzīms holīnesterāze, kas sagatavo sinapsi, lai uztvertu jaunu starpnieka daļu. Tika arī parādīts, ka daļa nereaģējušās ACh var atgriezties pie nervu šķiedras.

Ar ļoti biežiem stimulēšanas ritmiem var uzkrāties postsinaptiskais potenciāls, jo holīnesteresterāzei nav laika pilnībā noārdīt nervu galos izdalīto ACh. Šīs summēšanas rezultātā postsinaptiskā membrāna kļūst arvien depolarizēta. Šajā gadījumā blakus esošās muskuļu šķiedras elektrogēnās zonas nonāk apspiešanas stāvoklī, līdzīgi tam, kāds attīstās ar ilgstošu DC katoda darbību (katodiskā depresija Verigo).

Uzbudinājums audos izpaužas kā specifiska tā funkcija (ierosmes vadīšana ar nervu audiem, muskuļu kontrakcija, dziedzeru sekrēcija) un nespecifiskas reakcijas (darbības potenciāla ģenerēšana, vielmaiņas izmaiņas).

Darbības strāva (AP un EPP) ir elektriskā strāva, kas rodas nervu, muskuļu un dažu augu šūnās starp viņu satrauktajām un blakus esošajām atpūtas vietām. To izraisa membrānas jonu caurlaidības izmaiņas un potenciāls, kas attīstās ierosinātajā zonā. Spēlē svarīgu lomu darbības potenciāla izplatībā gar šūnu (šķiedru). Darbības potenciāls ir membrānas potenciāla nobīde, kas notiek audos sliekšņa un virsslāņa stimula iedarbībā, ko papildina šūnu membrānas uzlāde.

Sliekšņa vai virsslāņa stimula iedarbībā šūnu membrānas caurlaidība mainās dažādās pakāpēs. Na joniem tas paaugstinās 400-500 reizes, un gradients strauji aug, K joniem - 10-15 reizes, un gradients attīstās lēni. Tā rezultātā Na jonu kustība notiek šūnas iekšienē, K joni pārvietojas no šūnas, kas noved pie šūnas membrānas uzlādēšanas. Membrānas ārējā virsma nes negatīvu lādiņu, iekšējā virsma ir pozitīva. Precīzi mērījumi parādīja, ka darbības potenciāla amplitūda ir par 30-50 mV augstāka nekā atpūtas potenciāla vērtība.

PD fāzes. PD sastāv no 2 fāzēm:

1. Depolarizācijas fāze. Atbilst straujām membrānas potenciāla izmaiņām (membrānas depolarizācija) aptuveni 110 mV. Membrānas potenciāls mainās no atpūtas līmeņa (apmēram -70mV) uz vērtību, kas ir tuvu līdzsvara potenciālam - potenciālam, pie kura ienākošā strāva iegūst nulles vērtību (ENa + (apmēram 40mV)).

2. Repolarizācijas fāze. Membrānas potenciāls atkal sasniedz atpūtas līmeni (membrāna repolarizējas), pēc kuras hiperpolarizācija notiek līdz apmēram 10 mV zemākai (negatīvākai) vērtībai nekā atpūtas potenciāls, t.i. aptuveni -80 mV.

Darbības potenciāla ilgums nervu un skeleta muskuļu šķiedrās svārstās 0,1 - 5 ms., Kaut arī repolarizācijas fāze vienmēr ir garāka nekā depolarizācijas fāze.

Darbības potenciāla un uzbudināmības fāžu attiecība. Šūnu uzbudināmības līmenis ir atkarīgs no PD fāzes. Vietējās reakcijas fāzē uzbudināmība palielinās. Šo uzbudināmības fāzi sauc par latentu pievienošanu. AP repolarizācijas fāzē, kad visi nātrija kanāli atveras un nātrija joni kā lavīna metas šūnā, šo procesu nevar stimulēt pat īpaši spēcīgs stimuls. Tāpēc depolarizācijas fāze atbilst absolūtās refrakteritātes fāzei. Repolarizācijas fāzē aizvien vairāk nātrija kanālu tiek slēgti. Tomēr tos var atkārtoti atvērt, darbojoties virslīmeņa stimulam. Tas atbilst relatīvās ugunsizturības fāzei. Depolarizācijas pēdas laikā MP ir kritiskā līmenī, tāpēc pat zemākas sliekšņa stimuli var izraisīt šūnu ierosmi. Līdz ar to šajā brīdī viņas uzbudināmība ir palielināta. Šo fāzi sauc par supernormālu uzbudināmības fāzi. Izsekošanas hiperpolarizācijas brīdī MF ir virs sākotnējā līmeņa. Viņa atrodas zemnormālas uzbudināmības fāzē.

9. Skeleta muskuļu struktūra un to inervācija. Motora bloks. Muskuļu fizioloģiskās īpašības, to pazīmes jaundzimušajam.

Muskuļu morfofunkcionālā klasifikācija:

1. Krustveida svītrains

a) skelets - daudzkodolu šūnas, šķērssvītrotas, kodoli tuvāk sarkolemmai. Svars 40%.

b) sirds - šķērssvītrotas, mononukleāras šūnas, kodols centrā. Svars 0,5%.

2. Gluda - mononukleārās šūnas, nav šķērssvītrojuma. Viņi ir citu struktūru locekļi. Kopējā masa ir 5-10%.

Muskuļu vispārīgās īpašības.

1) Uzbudināmība. PP \u003d - 90mV. PD amplitūda \u003d 120 mV - zīmes maiņa +30 mV.

2) Vadītspēja - spēja vadīt PD pāri šūnas membrānai (3-5 m / s). Nodrošina PD piegādi T-mēģenēm un no tām L-mēģenēm, kas izdala kalciju.

3) Kontraktilitāte - spēja saīsināt vai attīstīt spriedzi sajūsmā.

4) Elastīgums - spēja atgriezties sākotnējā garumā.

Skeleta muskuļu funkcija:

1. Ķermeņa kustība telpā

2. Kustīgas ķermeņa daļas viena pret otru

3. Stājas saglabāšana

4. Siltuma ražošana

5. Asins un limfas kustība (dinamisks darbs)

6. Dalība plaušu ventilācijā

7. Iekšējo orgānu aizsardzība

8. Antistresa faktors

Skeleta muskuļu organizācijas līmeņi:

Visu muskuli ieskauj epimiziums, tam tuvojas trauki un nervi. Atsevišķi muskuļu saišķi ir pārklāti ar perimisiumu. Šūnu saišķis (muskuļu šķiedra vai simplasts) - pārklāts ar endomīsiju. Šūna satur miofibrilas no miofilamentiem, galvenie proteīni - aktīns, miozīns, tropomiozīns, troponīns, kalcija ATP-ase, kreatīna fosfokināze, strukturālie proteīni.

Muskuļos izšķir motoru (motoru, neiromotorās vienības) - tā ir mehāniskā neirona, tā aksona un šī aksona inervēto muskuļu šķiedru funkcionāla asociācija. Šīs muskuļu šķiedras var atrasties dažādās muskuļu vietās (saišķos).

Motora vienība (ME) ir skeleta muskuļa funkcionālā vienība. ME ietver motoro neironu un tā inervēto muskuļu šķiedru grupu.

Muskuļu šķiedru veidi:

1) lēnas oksidatīvā tipa fāziskās šķiedras

2) oksidējošā tipa ātrās fāziskās šķiedras (2.a tips)

3) ātri fāziskas glikolītiskās šķiedras (2.b tips)

4) tonizējošas šķiedras

Muskuļu kontrakcijas mehānismi.

A) viena muskuļu šķiedra

B) vesels muskulis

Skeleta muskuļiem ir šādas būtiskas īpašības:

1) uzbudināmība - spēja reaģēt uz kairinātāja darbību, mainot jonu vadītspēju un membrānas potenciālu. Dabiskos apstākļos šis kairinātājs ir acetilholīna starpnieks

2) vadītspēja - spēja vadīt darbības potenciālu gar muskuļu šķiedru un T-sistēmā;

3) kontraktilitāte - spēja saīsināt vai attīstīt spriedzi, kad ir satraukti;

4) elastība - spēja izstiepjot attīstīt spriedzi.

10. Muskuļu kontrakcijas režīmi: izotoniski un izometriski. Absolūts muskuļu spēks. Ar vecumu saistītas muskuļu spēka izmaiņas.

Skeleta muskuļu saraušanās spēju raksturo muskuļa attīstītais kontrakcijas spēks (parasti kopējais spēks, kuru muskuļi var attīstīties, un absolūts, i., spēks uz 1 cm 2 šķērsgriezuma) .saīsinājuma garums, muskuļu šķiedras spriedzes pakāpe, saīsināšanas un sasprindzinājuma attīstības ātrums, relaksācijas ātrums. Tā kā šos parametrus lielā mērā nosaka sākotnējais muskuļu šķiedru garums un muskuļa slodze, muskuļu kontraktilitātes izpēte tiek veikta dažādos režīmos.

Muskuļu šķiedras stimulēšana ar vienu sliekšņa vai suprathreshold stimulu noved pie viena kontrakcijas, kas sastāv no vairākiem periodiem (2.23. Att.). Pirmais - latentais periods ir laika kavējumu summa, ko izraisa muskuļu šķiedru membrānas ierosināšana, AP izplatīšanās pa T-sistēmu šķiedrās, inozitola trifosfāta veidošanās, intracelulārā kalcija koncentrācijas palielināšanās un šķērsojošo tiltu aktivizēšanās. Vardes sartorius muskuļa latentuma periods ir apmēram 2 ms.

Otrais ir saīsināšanas jeb spriedzes attīstības periods. Muskuļu šķiedru brīvas saīsināšanas gadījumā viņi runā par izotoniskā kontrakcija, kurā spriedze praktiski nemainās, bet mainās tikai muskuļu šķiedras garums. Ja muskuļu šķiedra ir fiksēta abās pusēs un to nevar brīvi saīsināt, tad viņi runā izometriskā kontrakcija Stingri sakot, ar šo kontrakcijas veidu muskuļu šķiedras garums nemainās, savukārt sarkomēru lielums mainās aktīna un miozīna pavedienu slīdēšanas dēļ viens pret otru. Šajā gadījumā iegūtais spriegums tiek pārnests uz elastīgajiem elementiem, kas atrodas šķiedras iekšpusē. Elastīgās īpašības piemīt miozīna pavedienu, aktīna pavedienu, Z-šķērsvirziena tiltiņiem, gareniski izvietotam sarkoplazmas tīklam un muskuļu šķiedras sarkolemmai.

Eksperimentos ar izolētu muskuļu atklājas muskuļa un cīpslu saistaudu elementu izstiepšanās, uz kuru tiek pārnesta šķērsvirziena tiltu attīstītā spriedze.

Cilvēka ķermenī izolētā formā izotoniska vai izometriska kontrakcija nenotiek. Parasti sasprindzinājuma attīstību papildina muskuļu garuma saīsināšana - auksotoniskā režīma samazināšana

Trešais ir relaksācijas periods, kad samazinās Ca 2+ jonu koncentrācija un miozīna galvas tiek atdalītas no aktīna pavedieniem.

Tiek uzskatīts, ka vienai muskuļu šķiedrai jebkura sarkomēra attīstītais sasprindzinājums ir vienāds ar jebkura cita sarkomēra spriedzi. Tā kā sarkomēri ir savienoti virknē, muskuļu šķiedras saraušanās ātrums ir proporcionāls tā sarkomēru skaitam. Tādējādi ar vienu kontrakciju garās muskuļu šķiedras saīsināšanas ātrums ir lielāks nekā īsākajam. Muskuļu šķiedras attīstīto piepūles lielums ir proporcionāls miofibrilu skaitam šķiedrā. Muskuļu treniņa laikā palielinās miofibrilu skaits, kas ir morfoloģisks substrāts muskuļu kontrakcijas spēka palielināšanai. Tajā pašā laikā palielinās mitohondriju skaits, palielinot muskuļu šķiedru izturību fiziskās slodzes laikā.

Izolētā muskuļā viena kontrakcijas lielumu un ātrumu nosaka vairāki papildu faktori. Viena kontrakcijas lielumu galvenokārt noteiks kontrakcijā iesaistīto motoru vienību skaits. Tā kā muskuļus veido muskuļu šķiedras ar dažādu uzbudināmības līmeni, pastāv noteikta sakarība starp stimula lielumu un reakciju. Kontrakcijas spēka palielināšanās ir iespējama līdz noteiktai robežai, pēc kuras kontrakcijas amplitūda paliek nemainīga, palielinoties stimula amplitūdai. Šajā gadījumā visas muskuļu šķiedras, kas veido muskuļus, piedalās kontrakcijā.

Visu muskuļu šķiedru dalības nozīme kontrakcijā tika parādīta, pētot saīsināšanas ātruma atkarību no slodzes lieluma.

Lietojot otro stimulu muskuļu sasprindzinājuma saīsināšanas vai attīstības periodā, notiek divu secīgu kontrakciju summēšana, un rezultātā iegūtā reakcija amplitūdā kļūst ievērojami lielāka nekā ar vienu stimulu; ja muskuļu šķiedra vai muskulis tiek stimulēts ar tādu biežumu, ka atkārtoti stimuli nokritīs uz saīsināšanas periodu vai spriedzes attīstību, tad notiek un attīstās pilnīga atsevišķu kontrakciju summēšana gluda stingumkrampji (2.25. Att., B). Stingumkrampji ir spēcīga un ilgstoša muskuļu kontrakcija. Tiek uzskatīts, ka šīs parādības pamatā ir kalcija koncentrācijas palielināšanās šūnā, kas ļauj pietiekami ilgi aktivizēt mijiedarbību starp aktīnu un miozīnu un ar šķērsvirziena tiltiem radīt muskuļu spēku. Samazinoties stimulēšanas biežumam, iespējams, ka relaksācijas periodā tiek piemērots atkārtots stimuls. Šajā gadījumā notiks arī muskuļu kontrakciju summēšana, tomēr uz muskuļu kontrakcijas līknes būs raksturīga depresija (2.25. Att., D) - nepilnīga summēšana, vai zobu stingumkrampjiem.

Ar stingumkrampjiem rodas muskuļu kontrakciju summēšana, savukārt muskuļu šķiedru PD nav apkopota.

Dabiskos apstākļos skeleta muskuļu atsevišķas kontrakcijas nenotiek. Pievienošanās notiek, vai superpozīcija, atsevišķu neiromotoru vienību kontrakcija. Šajā gadījumā kontrakcijas spēks var palielināties, gan mainot motorā esošo vienību skaitu, kas piedalās kontrakcijā, gan mainot motoro neironu impulsu biežumu. Impulsu biežuma palielināšanās gadījumā tiks novērota atsevišķu motoru vienību kontrakciju summēšana.

Viens no kontrakcijas spēka pieauguma cēloņiem in vivo ir motoro neironu radīto impulsu biežums. Otrs iemesls tam ir ierosināto motoneuronu skaita pieaugums un to ierosmes biežuma sinhronizācija. Motora neironu skaita pieaugums atbilst to motoru vienību skaita pieaugumam, kas piedalās kontrakcijā, un to ierosmes sinhronizācijas pakāpes pieaugums veicina amplitūdas pieaugumu maksimālās kontrakcijas superpozīcijas laikā, ko katra motora vienība izstrādājusi atsevišķi.

Izolēta skeleta muskuļa kontrakcijas spēks, ja visas pārējās lietas ir vienādas, ir atkarīgs no sākotnējā muskuļa garuma. Mērena muskuļa stiepšanās izraisa tā attīstītā spēka pieaugumu salīdzinājumā ar neizstiepta muskuļa attīstīto spēku. Pastāv pasīvās spriedzes summēšana, pateicoties muskuļu elastīgo komponentu klātbūtnei, un aktīva kontrakcija. Maksimālais kontrakcijas spēks tiek sasniegts, kad sarkomēra izmērs ir 2-2,2 mikroni (2.26. Att.). Sarkomēra garuma palielināšanās noved pie kontrakcijas spēka samazināšanās, jo samazinās aktīna un miozīna pavedienu savstarpējās pārklāšanās laukums. Ar sarkomēra garumu 2,9 mikroni muskuļi var attīstīt spēku, kas vienāds tikai ar 50% no maksimāli iespējamā.

Dabiskos apstākļos skeleta muskuļu saraušanās spēks to stiepšanās laikā, piemēram, masāžas laikā, palielinās gamma eferentu darba dēļ.

Absolūtais muskuļu spēks ir muskuļa maksimālā spēka attiecība pret tā fizioloģisko diametru, t.i. maksimālā slodze, ko pacel muskuļi, dalīta ar visu muskuļu šķiedru kopējo platību. Kontrakcijas spēks nepaliek nemainīgs visu mūžu. Ilgstošas \u200b\u200baktivitātes rezultātā skeleta muskuļu darbība samazinās. Šo parādību sauc par nogurumu. Tajā pašā laikā samazinās kontrakciju stiprums, palielinās latentais kontrakcijas un relaksācijas periods.

11. Viena muskuļa kontrakcijas, tās fāzes. Muskuļu uzbudināmības izmaiņu fāzes. Jaundzimušo vienas kontrakcijas iezīmes.

Muskuļa vai kustīgā nerva kairinājums, kas to inervē ar vienu stimulu, izraisa vienu muskuļa kontrakciju. Tas izšķir divas galvenās fāzes: kontrakcijas fāzi un relaksācijas fāzi. Muskuļu šķiedras kontrakcija sākas jau AP augšupejošā atzara laikā. Kontrakcijas ilgums katrā muskuļu šķiedras punktā ir desmitiem reižu ilgāks nekā AP ilgums. Tāpēc pienāk brīdis, kad PD ir šķērsojis visu šķiedru un beidzas, savukārt saraušanās vilnis ir aptvēris visu šķiedru un tā turpina saīsināties. Tas atbilst muskuļu šķiedras maksimālās saīsināšanas vai spriedzes brīdim.

Katras atsevišķas muskuļu šķiedras kontrakcija ar vienreizēju kontrakciju ievēro likumu " visu vai neko". Tas nozīmē, ka kontrakcijai, kas notiek gan sliekšņa, gan virsslāpes stimulācijas laikā, ir maksimālā amplitūda. Viena muskuļa kontrakcijas lielums ir atkarīgs no stimulācijas stipruma. Ar sliekšņa stimulāciju tā saraušanās ir tikko pamanāma, bet, palielinoties stimulācijas spēkam, tā palielinās. līdz tas sasniedz noteiktu augstumu, pēc kura tas paliek nemainīgs (maksimālā kontrakcija). Tas ir saistīts ar faktu, ka atsevišķu muskuļu šķiedru uzbudināmība nav vienāda, un tāpēc tikai daļa no tām ir satraukta ar vāju kairinājumu. Pie maksimālas kontrakcijas tie visi ir satraukti. Muskuļu kontrakcijas viļņa ātrums sakrīt ar AP izplatīšanās ātrumu Biceps brachii tas ir vienāds ar 3,5-5,0 m / sek.

Vienreizējs griezums - sagriež ar vienu kairinājumu... Tajā izšķir latentu periodu, kontrakcijas fāzi un relaksācijas fāzi. Latentā perioda laikā notiek refrocter fāze. Bet jau saīsināšanas fāzes sākumā tas tiek atjaunots.

12. Muskuļu kontrakciju summa. Tetaniskās kontrakcijas.

Ja eksperimentā divi spēcīgi vieni stimuli, kas ātri seko viens pēc otra, iedarbojas uz atsevišķu muskuļu šķiedru vai visu muskuli, tad iegūtajai kontrakcijai būs lielāka amplitūda nekā maksimālajai vienai kontrakcijai. Šķiet, ka saraujas kontrakcijas efekti, ko izraisīja pirmais un otrais stimuls. Šo parādību sauc par saīsinājumu summēšanu. Lai izveidotos summēšana, ir nepieciešams, lai intervālam starp stimuliem būtu noteikts ilgums - tam jābūt garākam par ugunsizturīgo periodu, bet īsākam par visu vienas kontrakcijas ilgumu, lai otrā stimulācija ietekmētu muskuļus, pirms tam ir laiks atpūsties. Šajā gadījumā ir iespējami divi gadījumi. Ja otrais stimuls nonāk tad, kad muskulis jau ir sācis atslābināties, uz miogrāfiskās līknes otrā kontrakcijas augšdaļu no pirmās atdalīs depresija. Ja otrais stimuls darbojas, kad pirmais saraušanās vēl nav sasniegusi savu maksimumu, tad otrais saraušanās it kā saplūst ar pirmo, veidojot kopā ar to vienu summētu virsotni. Gan ar pilnu, gan nepilnīgu summēšanu PD netiek summēti. Šo kumulatīvo kontrakciju, reaģējot uz ritmiskiem stimuliem, sauc par stingumkrampjiem. Atkarībā no kairinājuma biežuma tas ir zobains un gluds.

Stingumkrampju kontrakciju summēšanas iemesls ir Ca ++ jonu uzkrāšanās interferibrilārā telpā līdz 5 * 10 6 mM / L koncentrācijai. Pēc šīs vērtības sasniegšanas turpmāka Ca ++ uzkrāšanās neizraisa stingumkrampju amplitūdas pieaugumu.

Pēc tetaniskās stimulācijas pārtraukšanas šķiedras sākumā pilnībā neatslābst, un to sākotnējais garums tiek atjaunots tikai pēc noteikta laika. Šo parādību sauc par post-tetanisku jeb atlikušo kontraktūru. Tas ir saistīts ar to. ka ir nepieciešams vairāk laika, lai visu Ca ++ izņemtu no interferibrilārā kosmosa, kas tur nokļuva ritmisko stimulu laikā un kuriem nebija laika pilnībā darboties Ca-sūkņu darbības rezultātā sarkoplazmatiskās tīklenes cisternās.

Ja, sasniedzot gludu stingumkrampjus, kairinājuma biežums tiek palielināts vēl vairāk, tad muskuļi kādā frekvencē sāk pēkšņi atslābināties. Šo parādību sauc pesimālais . Tas notiek, kad katrs nākamais impulss nonāk ugunsizturībā no iepriekšējā.

13. Miofibrilu ultrakonstrukcija. Kontraktilās olbaltumvielas (aktīns, miozīns). Regulējošie proteīni (troponīns, tropomiozīns) plāno protofibrilu sastāvā. Muskuļu kontrakcijas teorija.

Miofibrilas ir muskuļu šķiedru saraušanās aparāti. Striated muskuļu šķiedrās miofibrilas tiek sadalītas regulāri mainīgās sekcijās (diskos) ar dažādām optiskām īpašībām. Dažas no šīm zonām ir anizotropas, t.i. ir divu šķelšanos. Normālā gaismā tie parādās tumši, un polarizētā gaismā tie ir caurspīdīgi garenvirzienā un necaurspīdīgi šķērsvirzienā. Pārējās zonas ir izotropas un parastajā gaismā šķiet caurspīdīgas. Anizotropās zonas apzīmē ar burtu UN, izotropisks - Es A diska vidū ir gaiša josla H, un diska I vidū ir tumša josla Z, kas ir plāna šķērsvirziena membrāna, caur kuras porām iziet miofibrilas. Šādas atbalsta struktūras dēļ kontrakcijas laikā atsevišķu miofibrilu paralēlie diski vienas šķiedras iekšpusē nepārvietojas.

Tika konstatēts, ka katras no miofibrilām diametrs ir aptuveni 1 mikroni un vidēji sastāv no 2500 protofibrilām, kas ir iegarenas polimerizētas molekulas ar miozīna un aktīna proteīniem. Miozīna pavedieni (protofibrilas) ir divreiz biezāki nekā aktīna pavedieni. To diametrs ir aptuveni 100 angstromu. Muskuļu šķiedras miera stāvoklī kvēldiegi atrodas miofibrilā tā, ka plānas garās aktīna pavedieni nonāk to galos telpās starp biezajām un īsākajām miozīna pavedieniem. Šādā sadaļā katru biezo pavedienu ieskauj 6 plāni. Sakarā ar to, diski I sastāv tikai no aktīna pavedieniem, un A diski sastāv arī no miozīna pavedieniem. Gaismas josla H attēlo zonu, kurā atpūtas periodā nav aktīna pavedienu. Z membrāna, kas iet cauri I diska vidum, satur aktīna pavedienus kopā.

Daudzi miozīna šķērsvirziena tilti ir arī svarīga mikofibrilu ultramikroskopiskās struktūras sastāvdaļa. Savukārt aktīna pavedieniem ir tā sauktie aktīvie centri, kas miera stāvoklī ir pārklāti kā apvalks, ar īpašiem proteīniem - troponīnu un tropomiozīnu. Kontrakcijas pamatā ir aktīna pavedienu slīdēšanas process attiecībā pret miozīna pavedieniem. Šo slīdēšanu izraisa darbs t.s. "ķīmiskie rīki", t.i. periodiski notiekošie šķērsenisko tiltu stāvokļa izmaiņu cikli un to mijiedarbība ar aktīna aktīvajiem centriem. Šajos procesos svarīga loma ir ATP un Ca + joniem.

Kontrakējot muskuļu šķiedru, aktīna un miozīna pavedieni nesaīsinās, bet sāk slīdēt viens virs otra: aktīna pavedieni slīd starp miozīna pavedieniem, kā rezultātā I disku garums tiek saīsināts, un diski A saglabā savu izmēru, tuvojoties viens otram. H josla gandrīz pazūd, jo aktīna gali pieskaras un pat iet viens otram pāri.

14. Saikne starp ierosmi un kontrakciju (elektromehānisko savienojumu) muskuļu šķiedrās. Kalcija jonu loma. Sarkoplazmas retikuluma funkcija.

Skeleta muskuļos in vivo muskuļu kontrakcijas ierosinātājs ir darbības potenciāls, kas izplatās, uzbudinoties gar muskuļu šķiedras virsmas membrānu.

Ja mikroelektroda gals tiek uzklāts uz muskuļu šķiedras virsmas membrānas Z reģionā, tad, lietojot ļoti vāju elektrisko stimulu, kas izraisa depolarizāciju, I diski kairinājuma vietas abās pusēs sāks saīsināties. šajā gadījumā ierosme izplatās dziļi šķiedrā, gar membrānu Z. Citu membrānas daļu kairinājums šādu efektu neizraisa. No tā izriet, ka virsmas izplatīšanās membrānas depolarizācija I diska rajonā AP izplatīšanās laikā ir kontrakcijas procesa iedarbināšanas mehānisms.

Turpmākie pētījumi parādīja, ka svarīga starpposma saikne starp membrānas depolarizāciju un muskuļu kontrakcijas sākšanos ir brīvo CA ++ jonu iekļūšana interferibrilārā telpā. Mierīgā stāvoklī lielākā daļa Ca ++ muskuļu šķiedrā tiek uzglabāta sarkoplazmatiskajā tīklā.

Muskuļu kontrakcijas mehānismā īpaša loma ir tai tīklojuma daļai, kas lokalizēta membrānas Z reģionā. Elektronmikroskopiski, t.s. triāde (T-sistēma), no kuriem katrs sastāv no plānas šķērsvirziena caurules, kas centrāli atrodas membrānas Z reģionā, šķērsojot šķiedru, un divām sarkoplazmas tīklojuma sānu cisternām, kas satur saistītu Ca ++. PD, kas izplatās pa virsmas membrānu, tiek nogādāts dziļi šķiedrā gar triādes šķērsvirziena kanāliņiem. Tad ierosme tiek pārnesta uz cisternām, depolarizējot to membrānu, un tā kļūst caurlaidīga CA ++.

Eksperimentāli ir pierādīts, ka pastāv noteikta kritiskā brīvo Ca ++ jonu koncentrācija, pie kuras miofibrilas sāk sarauties. Tas ir vienāds ar 0,2-1,5 * 10 6 joniem uz šķiedru. Ca ++ koncentrācijas palielināšanās līdz 5 * 10 6 jau izraisa maksimālu samazinājumu.

Muskuļu kontrakcijas sākums attiecas tikai uz augšupejošā PD ceļa pirmo trešdaļu, kad tā vērtība sasniedz aptuveni 50 mV. Tiek uzskatīts, ka tieši šajā depolarizācijas vērtībā Ca ++ koncentrācija kļūst par slieksni mijiedarbības sākumam starp aktīnu un miozīnu.

Ca ++ izdalīšanās process apstājas pēc AP maksimuma beigām. Neskatoties uz to, samazinājums turpina pieaugt, līdz sāk darboties mehānisms, kas nodrošina Ca ++ atgriešanos tīklojuma cisternās. Šo mehānismu sauc par "kalcija sūkni". Lai veiktu savu darbu, tiek izmantota enerģija, kas iegūta, sadalot ATP.

Interfibrilārajā telpā Ca ++ mijiedarbojas ar olbaltumvielām, kas aizver aktīna pavedienu aktīvos centrus - troponīnu un tropomiozīnu, sniedzot iespēju miozīna šķērsveida tiltu un aktīna pavedienu reakcijai.

Tādējādi notikumu secība, kas noved pie muskuļu šķiedras kontrakcijas un pēc tam relaksācijas, pašlaik tiek uzzīmēta šādi:

15. Nogurums muskuļu darba laikā. Noguruma cēloņi. Aktīvās atpūtas jēdziens.

Nogurums ir īslaicīgs šūnu, orgānu vai visa organisma veiktspējas samazinājums, kas rodas darba rezultātā un izzūd pēc atpūtas.

Ja izolēts muskulis, uz kuru balstās neliela slodze, ilgstoši tiek kairināts ar ritmiskiem elektriskiem stimuliem, tad tā kontrakciju amplitūda pakāpeniski samazinās, līdz tā sasniedz nulli. Tiek reģistrēta noguruma līkne. Līdz ar kontrakciju amplitūdas izmaiņām noguruma laikā palielinās latentais kontrakcijas periods, pagarinās muskuļu relaksācijas periods un palielinās kairinājuma slieksnis, t.i. uzbudināmība samazinās. Visas šīs izmaiņas nenotiek uzreiz pēc darba uzsākšanas, ir noteikts periods, kurā palielinās kontrakciju amplitūda un nedaudz palielinās muskuļu uzbudināmība. Tajā pašā laikā tas kļūst viegli izstiepts. Šādos gadījumos viņi saka, ka muskulis ir "strādāts", t.i. pielāgojas darbam noteiktā kairinājuma ritmā un stiprumā. Pēc darbspējas perioda sākas stabilas darbspējas periods. Ar turpmāku ilgstošu kairinājumu, muskuļu šķiedru nogurums.

Ilgstoša kairinājuma laikā no ķermeņa izolēta muskuļa veiktspējas samazināšanās ir saistīta ar diviem galvenajiem iemesliem. Pirmais no tiem ir tāds, ka kontrakciju laikā muskuļos uzkrājas vielmaiņas produkti (fosforskābe, saistošā Ca ++, pienskābe utt.), Kuriem ir nomācoša ietekme uz muskuļu darbību. Daži no šiem produktiem, kā arī Ca joni, no šķiedrām izkliedējas uz āru pericelulārajā telpā un nomācoši ietekmē uzbudināmās membrānas spēju ģenerēt AP. Tātad, ja izolēts muskulis, kas ievietots nelielā Ringera šķidruma tilpumā, ir pilnībā noguris, tad pietiek ar to, lai mainītu šķīdumu, kas to mazgā, lai atjaunotu muskuļu kontrakcijas.

Vēl viens noguruma attīstības cēlonis izolētā muskulī ir pakāpeniska enerģijas rezervju izsīkšana tajā. Ilgstoši strādājot, glikogēna saturs muskuļos strauji samazinās, kā rezultātā tiek traucēti kontrakcijas īstenošanai nepieciešamie ATP un CF resintēzes procesi.

Jāatzīmē, ka organisma pastāvēšanas dabiskajos apstākļos motora aparāta nogurums ilgstoša darba laikā attīstās pilnīgi citādi nekā eksperimentā ar izolētu muskuļu. Tas ir saistīts ne tikai ar faktu, ka ķermenī muskuļi tiek nepārtraukti apgādāti ar asinīm un tāpēc kopā ar to saņem nepieciešamās barības vielas un tiek atbrīvoti no vielmaiņas produktiem. Galvenā atšķirība ir tāda, ka ķermenī ierosināšanas impulsi nāk no muskuļa no nerva. Neiromuskulārā sinapsīte nogurst daudz agrāk nekā muskuļu šķiedra, pateicoties straujai uzkrāto neirotransmiteru rezervju izsīkšanai. Tas izraisa ierosmes pārnešanas no nerva uz muskuli blokādi, kas aizsargā muskuļus no izsīkuma, ko izraisa ilgstošs darbs. Visā organismā nervu centri (nervu kontakti) darba laikā nogurst vēl agrāk.

Nervu sistēmas nozīmi visa organisma nogurumā pierāda noguruma pētījumi hipnozē (kettlebell-basket), nosakot "aktīvās atpūtas" ietekmi uz nogurumu, simpātiskās nervu sistēmas lomu (Orbeli-Ginetsinsky fenomens) utt.

Ergogrāfiju izmanto, lai pētītu muskuļu nogurumu cilvēkiem. Noguruma līknes forma un paveiktā darba apjoms ir ļoti atšķirīgs dažādiem indivīdiem un pat vienam un tam pašam subjektam dažādos apstākļos.

16. Gludo muskuļu fizioloģiskās īpatnības. Plastisko gludo muskuļu tonuss.

Svarīgs gludo muskuļu īpašums ir tā lielais plastmasas , tie. spēja saglabāt izstiepto garumu, nemainot stresu. Savukārt skeleta muskuļi pēc izkraušanas uzreiz tiek saīsināti. Gludie muskuļi paliek izstiepti, līdz jebkura kairinājuma ietekmē notiek tā aktīvā saraušanās. Plastuma īpašībai ir liela nozīme dobu orgānu normālai darbībai - pateicoties tam, spiediens dobu orgānu iekšienē mainās salīdzinoši maz, mainoties dažādām piepildījuma pakāpēm.

Gludie muskuļi ir dažādi. Lielākās daļas dobo orgānu sienās atrodas muskuļu šķiedras 50–200 mikronu garumā un 4–8 mikronu diametrā, kas ir ļoti cieši blakus viens otram, un tāpēc, tos pārbaudot caur mikroskopu, šķiet, ka tie morfoloģiski veido vienu veselumu. Elektronu mikroskopiskā pārbaude tomēr parāda, ka tos viens no otra atdala starpšūnu spraugas, kuru platums var būt 600-1500 angstromu. Neskatoties uz to, gludie muskuļi darbojas kopumā. Tas izpaužas faktā, ka AP un lēni depolarizācijas viļņi brīvi izplatās no vienas šķiedras uz otru.

Dažos gludajos muskuļos, piemēram, acs ciliārajā muskuļā vai varavīksnenes muskuļos, šķiedras atrodas atsevišķi, un katram no tiem ir sava inervācija. Lielākajā daļā gludo muskuļu kustīgo nervu šķiedras atrodas tikai nelielā skaitā šķiedru.

Gludo muskuļu šķiedru atpūtas potenciāls, kas ir automātisks, pastāvīgi mazi svārstās. Tās vērtība ar intracelulāro svinu ir vienāda ar 30-70 mV. Neautomātisko gludo muskuļu šķiedru atpūtas potenciāls ir stabils un ir vienāds ar 60-70 mV. Abos gadījumos tā vērtība ir mazāka par skeleta muskuļu miera potenciālu. Tas ir saistīts ar faktu, ka gludo muskuļu šķiedru membrānu miera stāvoklī raksturo salīdzinoši augsta Na jonu caurlaidība. Gludo muskuļu darbības potenciāls ir arī nedaudz mazāks nekā skeleta muskuļos. Pārsniegums pār atpūtas potenciālu ir ne vairāk kā 10-20 mV.

Gludo muskuļu PD jonu mehānisms nedaudz atšķiras no skeleta muskuļiem. Tika konstatēts, ka membrānas reģeneratīvā depolarizācija, kas ir daudzu gludu muskuļu darbības potenciāls, ir saistīta ar membrānas caurlaidības palielināšanos Ca ++ joniem, nevis Na +.

Daudziem gludajiem muskuļiem raksturīga spontāna, automātiska darbība. To raksturo lēna atpūtas membrānas potenciāla samazināšanās, kurai, sasniedzot noteiktu līmeni, pievienojas PD rašanās.

nervu un skeleta muskuļu šķiedrās ierosme izplatās caur vietējām elektriskām strāvām, kas rodas starp depolarizētajām un blakus esošajām šūnu membrānas atpūtas daļām. Tas pats mehānisms ir raksturīgs gludajiem muskuļiem. Tomēr, atšķirībā no skeleta muskuļiem, gludajos muskuļos darbības potenciālu, kas rodas vienā šķiedrā, var izplatīt blakus esošajām šķiedrām. Tas ir saistīts ar faktu, ka gludo muskuļu šūnu membrānā kontaktu ar kaimiņu šūnām zonā ir relatīvi zemas pretestības zonas, caur kurām pašreizējās cilpas, kas radušās vienā šķiedrā, viegli pāriet uz kaimiņu, izraisot to membrānu depolarizāciju. Šajā ziņā gludie muskuļi ir līdzīgi sirdij. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka viss muskulis ir satraukti no vienas sirds šūnas, un gludajos muskuļos AP, kas radies vienā apgabalā, no tā izplatās tikai noteiktā attālumā, kas ir atkarīgs no pielietotā stimula stipruma.

Vēl viena būtiska gludo muskuļu iezīme ir tā, ka izplatīšanās AP notiek uz leju tikai tad, ja pielietotais stimuls vienlaikus uzbudina noteiktu minimālo muskuļu šūnu skaitu. Šīs "kritiskās zonas" diametrs ir aptuveni 100 mikroni, kas atbilst 20-30 paralēlām šūnām. Uzbudinājuma vadīšanas ātrums dažādos gludos muskuļos svārstās no 2 līdz 15 cm / sek. tie. ievērojami mazāk nekā skeleta muskuļos.

Tāpat kā skeleta muskuļos, vienmērīgā darbības potenciālā ir sākuma vērtība kontrakcijas procesa sākumam. Saistība starp uzbudinājumu un saraušanos šeit tiek realizēta arī ar Ca ++ palīdzību. Tomēr gludās muskulatūras šķiedrās sarkoplazmatiskais tīklojums ir slikti izteikts, tāpēc kontrakcijas mehānismā galvenā loma tiek piešķirta tiem Ca ++ joniem, kuri iekļūst muskuļu šķiedrā AP veidošanās laikā.

Ar lielu viena stimula spēku var rasties gludu muskuļu kontrakcija. Tā saraušanās latentais periods ir daudz ilgāks nekā skeleta, sasniedzot 0,25-1 sek. Arī pats kontrakcijas ilgums ir ilgs - līdz 1 minūtei. Relaksācija notiek īpaši lēni pēc kontrakcijas. Kontrakcijas vilnis izplatās pa gludajiem muskuļiem ar tādu pašu ātrumu kā ierosmes vilnis (2-15 cm / sek). Bet šī saraušanās aktivitātes lēnums tiek apvienots ar lielu gludās muskulatūras kontrakcijas spēku. Tātad putnu kuņģa muskuļi spēj pacelt 2 kg uz 1 kv. tā šķērsgriezums.

Kontrakcijas lēnuma dēļ gludie muskuļi pat ar retiem ritmiskiem stimuliem (10-12 minūtē) viegli pāriet ilgstošā ilgstošas \u200b\u200bkontrakcijas stāvoklī, kas atgādina skeleta muskuļu stingumkrampjus. Tomēr enerģijas samazināšanas izmaksas ir ļoti zemas.

Spēja automatizēt gludos muskuļus ir raksturīga viņu muskuļu šķiedrām, un to regulē nervu elementi, kas atrodas gludo muskuļu orgānu sienās. Automatizācijas miogēno raksturu pierādīja eksperimenti ar zarnu sienas muskuļu sloksnēm, kas atbrīvotas no nervu elementiem. Gludais muskulis reaģē uz visām ārējām ietekmēm, mainot spontāno ritmu biežumu, kā rezultātā rodas muskuļu kontrakcijas vai relaksācija. Zarnu gludo muskuļu kairinājuma ietekme ir atkarīga no attiecības starp stimulācijas biežumu un spontānās ritmikas dabisko biežumu: ar zemu toni - reti spontānu AP - pielietotā stimulācija palielina toni, ar augstu toni, reaģējot uz kairinājumu, rodas relaksācija, jo pārmērīgs impulsu pieaugums noved pie tā, ka katrs nākamais impulss nonāk ugunsizturības fāzē no iepriekšējā.

17. Nervu šķiedru struktūra un darbība. Uzbudinājuma mehānisms

mielīna un mielīna nesaturošas nervu šķiedras. Ranvjē pārtveršanas nozīme.

Aksonu galvenā funkcija ir vadīt impulsus, kas rodas neironā. Aksonus var pārklāt ar mielīna apvalku (mielīna šķiedras) vai bez tā (bez mielīna nesaturošām šķiedrām). Mielīna šķiedras biežāk sastopamas motoros nervos, autonomā (veģetatīvā) nervu sistēmā dominē bez mielīna šķiedras.

Atsevišķa mielinizēta nervu šķiedra sastāv no aksiālā cilindra, kas pārklāts ar mielāna apvalku, ko veido Švannas šūnas. Aksiālajam cilindram ir membrāna un aksoplazma. Mielīna apvalks ir Švannas šūnas aktivitātes produkts, un to veido 80% lipīdu ar augstu omas pretestību un 20% olbaltumvielu.

Mielīna apvalks neaizsedz aksiālo cilindru ar nepārtrauktu vāku, bet tiek pārtraukts, atstājot aksiālā cilindra atvērtas zonas, ko sauc par mezglu pārtveršanu (Ranvier pārtveršana). Posmu garums starp šīm pārtveršanām ir atšķirīgs un atkarīgs no nervu šķiedras biezuma: jo tā ir biezāka, jo lielāks ir attālums starp pārtveršanu (2.17. Att.).

No mielīna nesaturošās nervu šķiedras pārklāj tikai Švannas apvalks.

Uzbudinājuma vadīšana bez mielīna šķiedrām atšķiras no mielīna šķiedrām membrānu atšķirīgās struktūras dēļ. Bez mielīna šķiedrās ierosme pamazām pārklāj aksiālā cilindra membrānas blakus esošās sekcijas un tādējādi izplatās līdz aksona galam. Uzbudinājuma izplatīšanās ātrumu pa šķiedru nosaka tā diametrs.

Nevienā mielīnā nesaturošās nervu šķiedrās, kur vielmaiņas procesi nenodrošina ātru enerģijas patēriņa kompensāciju ierosmes gadījumā, šī uztraukuma izplatīšanās notiek pakāpeniski vājinot - ar samazinājumu. Uzbudinājuma samazināšanās vadīšana ir raksturīga zemu organizētai nervu sistēmai.

Augstākiem dzīvniekiem, galvenokārt pateicoties mielīna apvalka klātbūtnei un vielmaiņas pilnveidošanai nervu šķiedrās, ierosme iziet bez amortizācijas, bez samazināšanās. To veicina vienāda lādiņa klātbūtne visā membrānas garumā un tā ātra atjaunošanās pēc ierosmes pārejas.

Mielīna šķiedrās uztraukums aptver tikai mezglu pārtveršanas vietas, t.i., tas apiet apgabalus, kas pārklāti ar mielīnu. Šī ierosmes vadīšana gar šķiedru tiek saukta sālīšanas (ar pārtraukumiem). Mezglu pārtveršanā nātrija kanālu skaits sasniedz 12 000 uz 1 µm, kas ir ievērojami vairāk nekā jebkurā citā šķiedras daļā. Tā rezultātā mezglu pārtveršana ir visvairāk uzbudināmā un nodrošina augstu ierosmes vadīšanas ātrumu. Uzbudinājuma vadīšanas laiks gar mielīna šķiedru ir apgriezti proporcionāls garumam starp pārtveršanu.

Uzbudinājuma vadīšana gar nervu šķiedru ilgu laiku (daudzas stundas) netiek traucēta. Tas norāda uz nelielu nervu šķiedras nogurumu. Tiek uzskatīts, ka nervu šķiedra ir samērā nenogurstoša sakarā ar to, ka enerģijas atjaunošanas procesi tajā notiek pietiekami lielā ātrumā un izdodas atjaunot enerģijas patēriņu, kas rodas uztraukuma pārejas laikā.

Uztraukuma brīdī nervu šķiedras enerģija tiek tērēta nātrija-kālija sūkņa darbam. Īpaši lieli enerģijas izdevumi rodas Ranvjē pārtveršanā, jo šeit ir liels nātrija-kālija kanālu blīvums.

Pirmie J. Erlangers un H. Gasers (1937) klasificēja uzbudinājuma ātruma ps šķiedras. Dažāds ierosmes vadīšanas ātrums gar jauktā nerva šķiedrām ir, ja tiek izmantots ārpusšūnas elektrods. Atsevišķi tiek ierakstīti šķiedru potenciāls, kas neviendabīgā ātrumā veic ierosmi (2.18. Att.).

Atkarībā no ierosmes ātruma nervu šķiedras tiek iedalītas trīs tipos: A, B, C. Savukārt A tipa šķiedras ir sadalītas četrās grupās: A α , A β , A γ , A δ . A grupas šķiedrām ir vislielākais vadīšanas ātrums (līdz 120 m / s) α sastāv no šķiedrām ar diametru 12-22 mikroni. Citām šķiedrām ir mazāks diametrs, un attiecīgi ierosmes vadīšana caur tām notiek ar mazāku ātrumu (2.4. Tabula).

Nervu stumbru veido liels skaits šķiedru, bet uztraukums, kas iet gar katru no tām, netiek pārnests uz kaimiņiem. Šī ierosmes vadīšanas iezīme gar nervu tiek saukta ierosmes izolētas vadīšanas likums uz atsevišķas nervu šķiedras. Šādas rīcības iespējamībai ir liela fizioloģiska nozīme, jo tā nodrošina, piemēram, katras neiromotorās vienības kontrakcijas izolāciju.

Nervu šķiedras spēja izolēti vadīt ierosmi ir saistīta ar membrānu klātbūtni, kā arī to, ka šķidruma, kas aizpilda starpšķiedru atstarpes, pretestība ir daudz zemāka nekā šķiedras membrānas pretestība. Tāpēc strāva, kas atstāj ierosināto šķiedru, tiek šuntēta šķidrumā un izrādās vāja, lai ierosinātu kaimiņu šķiedras. Nepieciešams nosacījums ierosmes vadīšanai nervā ir ne tikai tā anatomiskā nepārtrauktība, bet arī fizioloģiskā integritāte. Jebkurā metāla vadītājā elektriskā strāva plūst, kamēr vadītājs saglabā fizisko nepārtrauktību. Nervu "vadītājam" ar šo nosacījumu nepietiek: nervu šķiedrai ir jāsaglabā arī fizioloģiskā integritāte. Ja tiek pārkāptas šķiedras membrānas īpašības (pārsējs, blokāde ar novokaīnu, amonjaku utt.), Uzbudinājuma vadīšana gar šķiedru apstājas. Vēl viena īpašība, kas raksturīga ierosmes vadīšanai gar nervu šķiedru, ir spēja vadīt divpusēji. Kairinājuma lietošana starp diviem svina elektrodiem uz šķiedras virsmas radīs elektriskos potenciālus zem katra no tiem.

Tabula - ierosmes vadīšanas ātrums gar nervu šķiedrām

Šķiedru grupa	Šķiedras diametrs, μm	Vadīšanas ātrums, m / s

18. Uzbudinājuma vadīšanas likumi gar nerviem. Nervu šķiedru klasifikācija. Uzbudinājuma vadīšanas ātrums gar nervu šķiedrām, tā vecuma īpatnības.

19. Neiromuskulārās sinapses struktūra. Uzbudinājuma pārnešanas mehānisms no nerva uz muskuli.Gala plāksnes potenciāls, tā īpašības.

Sinapses ir kontakti, kas neironus izveido kā neatkarīgus veidojumus. Sinapss ir sarežģīta struktūra, un tā sastāv no presinaptiskas daļas (signāla pārraides aksona gala), sinapses plaisas un postsinaptiskās daļas (uztverošās šūnas struktūra).

Neiromuskulārās sinapses nodrošina ierosmes vadīšanu no nervu šķiedras uz muskuļiem, pateicoties starpniekam acetilholīnam, kas, nervozējot nervu galus, pāriet sinapses spraugā un iedarbojas uz muskuļu šķiedras gala plāksni.

Presinaptiskajā terminālā acetilholīns veidojas un uzkrājas burbuļu formā. Kad to ierosina elektriskais impulss, kas pārvietojas gar aksonu, sinapses presinaptiskā daļa, tās membrāna kļūst caurlaidīga acetilholīnam.

Šī caurlaidība ir iespējama tāpēc, ka presinaptiskās membrānas depolarizācijas rezultātā tās kalcija kanāli tiek atvērti. Jons Ca2 + no sinapses spraugas nonāk sinapses presinaptiskajā daļā. Acetilholīns izdalās un nonāk sinaptiskajā spraugā. Šeit tas mijiedarbojas ar postsinaptiskās membrānas receptoriem, kas pieder pie muskuļu šķiedras. Uzbudināti receptori atver olbaltumvielu kanālu, kas iebūvēts membrānas lipīdu slānī. Caur atvērto kanālu Na + joni iekļūst muskuļu šūnā, kas noved pie muskuļu šūnu membrānas depolarizācijas, kā rezultātā attīstās tā saucamais gala plāksnes potenciāls (EPP). Tā kā šis potenciāls parasti vienmēr pārsniedz slieksni, tas izraisa darbības potenciālu, kas izplatās gar muskuļu šķiedru un izraisa kontrakciju. Gala plāksnes potenciāls ir mazs, jo acetilholīns, pirmkārt, ātri atdalās no receptoriem, otrkārt, AChE tiek hidrolizēts.

Neiromuskulārā sinapse pārraida ierosmi vienā virzienā: no nervu gala līdz muskuļu šķiedras postsinaptiskajai membrānai, kas ir saistīts ar ķīmiskās saites klātbūtni neiromuskulārās transmisijas mehānismā.

Uzbudinājuma vadīšanas ātrums sinapsē ir daudz mazāks nekā gar nervu šķiedru, jo šeit tiek pavadīts laiks presinaptiskās membrānas aktivizēšanai, kalcija pārejai caur to, acetilholīna izdalīšanai sinaptiskajā spraugā, postsinaptiskās membrānas depolarizācijai un EPP attīstībai.

Paskaidrojums

Piedāvātais izvēles kurss satur informāciju par šūnu - dzīvās dabas pamatvienību - un ir paredzēts specializēto klašu studentiem, kurus interesē citoloģija un bioķīmija. Piedāvātais izvēles kurss atbalsta un padziļina pamatzināšanas par bioloģiju. Izglītojošā kursa apguve palīdzēs izvēlēties tālākizglītību un profesionālo darbību.

Kurss balstās uz zināšanām un prasmēm, kuras studenti ieguvuši, studējot bioloģiju. Nodarbību laikā tiek sagaidīts, ka studenti iegūs pieredzi, meklējot informāciju par piedāvātajiem jautājumiem. Studenti pilnveido prasmes sagatavot esejas, referātus, ziņojumus par izvēlēto tēmu un praktizē eksperimentu tehniku.

Izvēles kurss ir paredzēts 35 stundām.Programma paredz teorētisko jautājumu, semināru un laboratorijas darbu izpēti.

Kursa mērķis: padziļināta šūnas struktūras un īpašību izpēte, kas nepieciešama, lai vispusīgi izprastu bioloģiskos faktus, parādības un procesus.

Kursa mērķi: veidošanās spēja identificēt, atklāt, izmantot saikni starp šūnas struktūru un funkciju, ņemot vērā bioloģiskos procesus un parādības; laboratorijas darbam nepieciešamo prasmju un iemaņu nostiprināšana; studentu piesaiste patstāvīgam darbam ar papildu literatūru; studentu izziņas aktivitātes stimulēšana, kurus interesē citoloģija un bioķīmija; prasmju un iemaņu veidošana, lai izprastu sarežģītas zināšanas bioloģijā.

Kursa galvenā koncepcija: integrētas pieejas izmantošana dažādu organizāciju līmeņu organismu izpētei, evolūcijas domāšanas veidošanās.

Kursa studēšanas rezultātā studentiem jāzina:

- mikroskopa ierīce un darba metodes ar to;
- šūnu teorijas nosacījumi;
- augu un dzīvnieku šūnu līdzības un atšķirības;
- dažādu ķīmisko savienojumu loma šūnā;
- galvenie šūnas komponenti un organelli;
- prokariotu un eikariotu šūnu strukturālās iezīmes;
- olbaltumvielu, ogļhidrātu vielmaiņas traucējumi;
- atsevišķu minerālu elementu vērtība.

Studentiem jāspēj:

- darbs ar mikroskopu;
- nosauciet galvenās šūnas daļas, atpazīstiet tās diagrammās, fotogrāfijās;
- veikt vienkāršākos preparātus mikroskopiskai izmeklēšanai;
- pareizi organizēt laboratorijas darbu;
- patstāvīgi strādāt ar papildu literatūru un izmantot modernās tehnoloģijas.

Raksts tika publicēts ar matemātikas eksāmena sagatavošanas elektroniskā kursa atbalstu. Vienotais valsts eksāmens matemātikā, pamatlīmenis un profila līmenis. Video lekcijas, tiešsaistes prezentācijas un ērti testi, lai sagatavotos USE 2016. Ātra un efektīva matemātikas USE sagatavošana uzņemšanai vadošajās Krievijas universitātēs. Lai iegūtu sīkāku informāciju, skatiet vietni, kas atrodas vietnē "exam-in-mathematics.online".

1. tēma: Šūna: Studiju vēsture (3 st.)

1. nodarbība. Ievads šūnu citoloģijā. Šūna ir pilnīga sistēma. Šūnu izpētes vēsture. Mūsdienu citoloģijas uzdevumi.

2. nodarbība ... Šūnu teorijas izveide. Šūnu izpētes metodes. Paralelisms mikroskopiskās tehnoloģijas attīstībā un citoloģisko pētījumu līmenis.

3. nodarbība . Laboratorijas darbs Nr. 1. "Mikroskopa ierīce un mikroskopijas tehnika".

2. tēma. Šūnu ķīmija (8 stundas)

1. nodarbība. Ķīmiskie elementi šūnas sastāvā. Dzīvo būtņu ķīmiskā sastāva pazīmes. Joni šūnā un ķermenī. Ķīmisko savienojumu saturs šūnā. Ūdens loma dzīvajā sistēmā.

2. nodarbība ... Organiskie savienojumi. Olbaltumvielu ķīmija. Olbaltumvielas ir koloīdi, olbaltumvielas ir amfoteriski elektrolīti, olbaltumvielas ir hidrofīli savienojumi.

Laboratorijas darbs Nr. 2."Fermentu olbaltumvielu biokatalītiskās funkcijas pierādījums."

3. nodarbība ... Neaizstājamās aminoskābes. Patoloģiskas parādības, ja pārtikā nav olbaltumvielu un olbaltumvielu metabolisma pārkāpumi.

4. nodarbība . Laboratorijas darbs Nr. 3. "Olbaltumvielu noteikšana bioloģiskos objektos".

5. nodarbība ... Ogļhidrāti ir visizplatītākie organiskās vielas uz zemes. Saikne starp ogļhidrātu struktūru un bioloģiskajām funkcijām. Patoloģijas, kas saistītas ar traucētu ogļhidrātu metabolismu organismā: cukura līmenis asinīs normālos un patoloģiskos apstākļos, hiper- un hipoglikēmija, cukura diabēts.

6. nodarbība . Laboratorijas darbs Nr. 4."Ogļhidrātu noteikšana bioloģiskos objektos."

7. nodarbība ... Lipīdi. Lipīdu loma tādas bioloģiskās sistēmas kā šūnas noteiktas autonomijas rašanās gadījumā.

Laboratorijas darbs Nr. 5."Lipīdu noteikšana bioloģiskos objektos."

8. nodarbība ... Nukleīnskābes. Vatsona un Krika modelis.

Laboratorijas darbs Nr. 6. “Dezoksinukleoproteīnu izolēšana no liesas (aknu) audiem. Kvalitatīva reakcija uz DNS ”.

3. tēma Šūnas struktūras vispārīgais plāns (10 stundas)

1. nodarbība ... Membrāna. Mūsdienu šūnu membrānas struktūras modelis. Šūnu siena, glikokalikss.

2. nodarbība ... Citoskelets, tā sastāvdaļas un funkcijas dažāda veida šūnās.

3. nodarbība ... Membrānas transports.

4. nodarbība ... Endocitoze un membrānas receptoru funkcija.

5.-5. Nodarbība ... Šūnu membrānas organoīdi.

7.-8. Nodarbība. Bez membrānas šūnu organoīdi. Prokarioti un eikarioti. Dzīvnieku un augu eikariotu šūnas.

Laboratorijas darbs Nr. 7."Prokariotu un eikariotu struktūras iezīmes."

9. nodarbība . Laboratorijas darbs Nr. 8. "Šūnas membrānas fizioloģiskās īpašības."

10. nodarbība ... Seminārs. Membranoloģijas attīstības perspektīvas.

4. tēma. Metabolisms (6 h)

1. nodarbība ... Šūnu enerģijas avoti. Heterotrofi un autotrofi.

2. nodarbība ... Mitohondriji ir šūnas spēkstacijas. ATP biosintēzes shēma.

3. nodarbība ... Fotosintēzes mehānisms. Hemosintēze.

4. nodarbība ... Olbaltumvielu biosintēze. Gēnu struktūra. Transkripcija.

5. nodarbība ... Ribosomas. Ribosomu veidi un struktūras prokariotos un eikariotos.

6. nodarbība ... Raidījums. Transkripcijas un tulkošanas regulējums. Epigenētiskie faktori.

5. tēma. Kodolaparatūra un šūnu reprodukcija (6 st.)

1. nodarbība ... Hromatīna jēdziens. Eikariotu šūnas kodols. Karioplazma.

2. nodarbība ... Šūnu dzīves cikls. Šūnu reprodukcija.

3. nodarbība ... Cilmes šūnu jēdziens.

4. nodarbība ... Šūnu novecošana un nāve. Nekroze un apoptoze. Vēži.

5. nodarbība . Laboratorijas darbs Nr. 9... "Mitoze sīpolu sakņu šūnās."

6. nodarbība ... Seminārs.

6. tēma. Šūnu evolūcija (2 stundas)

1. – 2. Nodarbība ... Prokariotu un eikariotu evolūcijas teorija. Noslēguma konference "Bioloģiskās evolūcijas primārie posmi".

Laboratorijas darbs Nr. 1. "Gaismas mikroskopa ierīce un mikroskopijas tehnika"

Mērķis: apgūt mikroskopijas tehniku \u200b\u200bun pagaidu mikroskopa preparātu sagatavošanu, pamatojoties uz zināšanām par gaismas mikroskopa ierīci. Izlasiet laboratorijas darba noformēšanas noteikumus.

Aprīkojums: mikroskops katram studentam. Slaidi un pārvalki, pipetes, ūdens tases, vate, filtrpapīrs, pincetes, šķēres, piezīmju grāmatiņa, albums. Mikroskopa ierīces un tās daļu shēma.

Progress

Pārbaudiet mikroskopa galvenās daļas: mehānisko, optisko un apgaismojuma.

Mehāniskajā daļā ietilpst statīvs, skatuve, caurule, revolveris, makro- un mikrometriskās skrūves.

Mikroskopa optisko daļu attēlo okulārs un mērķi. Okulārs (lat. okulus - acs) atrodas caurules augšējā daļā un vērsta pret aci. Tā ir ar piedurknēm slēgta objektīva sistēma. Pēc skaitļa okulāra augšējā virsmā var spriest par palielinājuma koeficientu (× 7, × 10, × 15). Vajadzības gadījumā okulāru var izņemt no mēģenes un aizstāt ar citu. Caurules pretējā pusē ir rotējoša plāksne vai revolveris (lat. revolvo - pagriezt), kurā ir objektīva spraugas. Objektīvs - lēcu sistēma, tiem ir atšķirīgs palielinājums. Tiek izšķirts neliela palielinājuma objektīvs (× 8), liela palielinājuma objektīvs (× 40) un iegremdējams objektīvs mazu priekšmetu izpētei (× 90). Mikroskopa kopējais palielinājums ir vienāds ar okulāra palielinājumu, kas reizināts ar objekta palielinājumu.

Apgaismošanas daļa sastāv no spoguļa, kondensatora un diafragmas.

Kondensators atrodas starp spoguli un skatuvi. Tam ir divas lēcas. Kondensatora pārvietošanai tiek izmantota īpaša skrūve. Kad kondensators tiek nolaists, apgaismojums samazinās, kad tas tiek pacelts, tas palielinās. Mainot diafragmas plākšņu stāvokli, izmantojot īpašu pogu, jūs varat arī pielāgot apgaismojumu.

Uzdevums: ieskicējiet mikroskopu un atzīmējiet tā daļas.

Noteikumi darbam ar mikroskopu

1. Uzstādiet mikroskopu ar statīvu pret sevi, ar skatuvi prom no jums.

2. Novietojiet maza palielinājuma objektīvu darba stāvoklī.

3. Ar kreiso aci skatoties caur okulāru, pagrieziet spoguli dažādos virzienos, līdz redzes lauks ir gaišs un vienmērīgi izgaismots.

4. Novietojiet sagatavoto paraugu uz skatuves (pārklājiet stiklu uz augšu) tā, lai tas būtu skatuves atvēruma centrā.

5. Vizuāli kontrolējot (neskatieties okulārā, bet no sāniem), ar makroskrūvi lēnām nolaidiet mēģeni tā, lai objektīvs atrastos 2 mm attālumā no parauga.

6. Skatoties caur okulāru, lēnām paceliet mēģeni, līdz parādās objekta attēls.

7. Lai pārietu uz objekta pārbaudi ar lielu mikroskopa palielinājumu, ir nepieciešams centrēt paraugu, ti. novietojiet objektu redzes lauka centrā.

8. Pagriežot revolveri, pārvietojiet lielā palielinājuma objektu darba stāvoklī.

9. Vizuāli kontrolējot nolaist mēģeni, līdz tā gandrīz pieskaras preparātam.

10. Skatoties caur okulāru, lēnām paceliet mēģeni, līdz parādās attēls.

11. Smalkai fokusēšanai izmantojiet mikroskopisko skrūvi.

12. Skicējot preparātu, ieskatieties okulārā ar kreiso aci.

Uzdevums: laboratorijas darbiem pārrakstiet piezīmju grāmatiņā noteikumus par darbu ar mikroskopu.

Pagaidu sagatavošanas metode

1. Paņemiet mikroskopa priekšmetstikliņu, turot to aiz sānu malām, un ielieciet to uz galda.

2. Stikla centrā novietojiet priekšmetu, piemēram, vates gabalus, kuru garums ir 1,5 cm, izmantojot pipeti, lietojiet objektam vienu ūdens pilienu.

3. Uz mikroskopa priekšmetstikliņa uzlieciet vāku. Noņemiet lieko ūdeni ar filtrpapīra gabalu.

4. Apsveriet gatavo produktu.

5. Albumā ieskicējiet, kā kokvilnas šķiedras izskatās pie zemiem un augstiem palielinājumiem.

Vienšūņu mikroskopiskā pārbaude

No ilgstoši netīrīta akvārija paņemiet pilienu kopā ar augu zaru vai pīļlapu lapu un pārbaudiet to mikroskopā ar nelielu palielinājumu. Parasti ir redzami dažādi vienšūņi: cilianti, čības, bez amēbas dzīvojošie dzīvnieki un tie ir piestiprināti pie aļģēm (zīdainiem). Ūdenī var būt arī daudzšūnu organismi - mazi tārpi un vēžveidīgie (ciklopi, dafnijas). Apsverot šīs zāles, jūs varat praktizēt mikroskopa norādīšanu uz kustīgiem objektiem.

Laboratorijas darba projektēšanas noteikumi

Obligāts objekta mikroskopiskā pētījuma elements ir tā skice albumā. Lai to izdarītu, jums ir nepieciešams 21x30 cm liels albums un zīmuļi (vienkāršs un krāsains). Lai rakstītu tekstu un veiktu diagrammas, ir nepieciešama piezīmju grāmatiņa.

1. Zīmējiet tikai vienā lapas pusē.

2. Pirms sākt skicēšanu lapas augšpusē, pierakstiet tēmas nosaukumu.

3. Zīmējumam jābūt lielam, detaļas ir skaidri redzamas.

4. Zīmējumā pareizi jāatspoguļo forma, atsevišķu daļu un visa tilpuma un lieluma attiecība.

Vispirms jums jāzīmē objekta (liela) kontūra, pēc tam iekšpusē - detaļu kontūras un pēc tam tās skaidri jāvelk.

5. Zīmējiet, skaidri atkārtojot visas objekta līnijas. Lai to izdarītu, jums nav jānovērš acis no mikroskopa, bet tikai jāpārslēdz uzmanība no objekta uz zīmējumu (jums tas ir jāapgūst).

6. Katram attēlam ir jānorāda detaļu apzīmējums. Visām etiķetēm jābūt paralēlām viena otrai. Bultas tiek novietotas atsevišķām objekta daļām, objekta daļas nosaukums tiek rakstīts iepretim katrai.

Laboratorijas darbs Nr. 2 "Olbaltumvielu enzīmu biokatalītiskās funkcijas pierādījums"

Mērķis: pierādīt enzīmu olbaltumvielu katalītisko efektu, parādīt to augsto specifiskumu, optimālo aktivitāti fizioloģiskos apstākļos.

Aprīkojums:plaukts ar mēģenēm, 1 ml pipetes, ūdens vanna, termostats; 1% cietes šķīdums, 1% joda šķīdums kālija jodīdā, 5% vara sulfāta šķīdums, 10% nātrija hidroksīda šķīdums, 2% saharozes šķīdums, 0,2% sālsskābes šķīdums, siekalu šķīdums, kas atšķaidīts ar ūdeni 5 reizes (līdz 1 tilpumam) siekalām pievieno 4 tilpumus ūdens).

Progress

1. Cietes fermentatīvā hidrolīze

Siekalu amilāze darbojas kā ferments, kas hidrolizē cieti tās sastāvdaļās (maltoze, glikoze). Eksperimenta rezultāti tiek novērtēti, izmantojot krāsu reakcijas - ar jodu un Trommera reakciju (kvalitatīva reakcija uz glikozi). Nehidrolizēta ciete rada zilu traipu ar jodu un negatīvu Trommera reakciju. Cietes hidrolīzes produkti nereaģē ar jodu, bet Trommera reakcijā piešķir krāsu.

Tilpumus var izmērīt pa pilieniem: 1 piliens ir aptuveni 0,2 ml.

1. Paņemiet divas mēģenes (Nr. 1 un Nr. 2) un pievienojiet katrai 10 pilienus 1% cietes šķīduma.

2. Pievienojiet 4 pilienus ūdens (kontroles) mēģenē Nr. 1, uzmanīgi samaisiet saturu un ievietojiet mēģeni 20 minūtes ūdens vannā vai termostatā 37 ° C temperatūrā.

3. Pēc 5 minūtēm testa mēģenē Nr. 2 pievieno 4 pilienus atšķaidīta siekalu šķīduma un 20 minūtes ievieto termostatā,

4. Pēc inkubācijas termostatā no testa mēģenes Nr. 1 pārlej 4 pilienus uz divām dažādām mēģenēm.

5. Vienā no mēģenēm pievieno 1 pilienu 1% joda kālija jodīda šķīduma, otrā - 1 pilienu 5% vara sulfāta šķīduma un 4 pilienus 10% nātrija hidroksīda šķīduma un maigi silda šo mēģeni līdz vārīšanās temperatūrai.

6. Atkārtojiet to pašu ar mēģenes Nr. 2 saturu.

Ūdens klātbūtnē cietes hidrolīze nenotiek, un reakcijā ar jodu jāparādās zilai cietes krāsai, un Trommera reakcijā šķīdumam jāpaliek zilam. Siekalu amilāze hidrolizē cieti līdz glikozei: nav reakcijas ar jodu, un Trommera reakcijā tas vispirms kļūst dzeltens (CuOH veidošanās) un pēc tam ķieģeļu sarkans (Cu (OH) 2 veidošanās).

2. Fermentu darbības specifika

Katrs ferments darbojas tikai uz vienu vielu vai līdzīgu substrātu grupu. Tas ir saistīts ar atbilstību starp fermenta struktūru (tā aktīvo centru) un substrāta struktūru. Piemēram, amilāze darbojas tikai uz cieti, bet saharoze - tikai uz saharozi.

1. Saharozes šķīduma pagatavošana. Ņem 10 g svaiga vai 3 g sausa maizes rauga, sasmalcina porcelāna javā ar 6 ml destilēta ūdens, pievieno 20 ml ūdens un filtrē caur vati (uzglabāt ledusskapī).

2. Amilāzes šķīduma pagatavošana. Izmēriet 50 ml destilēta ūdens un ar to izskalojiet muti 2–4 devās 3-5 minūtes. Savākto šķidrumu filtrē caur vati un izmanto kā amilāzes šķīdumu.

3. Paņemiet 4 mēģenes. Pievienot mēģenēm Nr. 1 un Nr. 10 10 pilienus 1% cietes šķīduma. Pievienot mēģenēm Nr. 3 un Nr. 4 10 pilienus 2% saharozes šķīduma. Pievienojiet 5 pilienus amilāzes šķīduma mēģenēm Nr. 1 un Nr. 3. Pievienojiet 5 pilienus saharāzes šķīduma mēģenēm Nr. 2 un Nr. 4. Maisiet un turiet termostatā 38–40 ° С 15 minūtes.

Ar visu četru mēģenīšu saturu veiciet reakcijas ar jodu un Trommeru. Aizpildiet tabulu.

Tabula. Fermenta darbības specifiskuma noteikšana

Secinājumos jāatzīmē, kurā mēģenē un kādos apstākļos fermenta darbība tika atklāta un kāpēc.

3. Barotnes pH ietekme uz enzīmu aktivitāti

Katram fermentam ir noteikta vides reakcijas vērtība, kurā tas demonstrē maksimālu aktivitāti. Barotnes pH izmaiņas izraisa fermenta aktivitātes samazināšanos vai pilnīgu inhibīciju.

8 testa mēģenēs pievieno 1 ml destilēta ūdens. Testa mēģenē Nr. 1 pievieno 1 ml 0,2% sālsskābes šķīduma, samaisa. No testa mēģenes Nr. 1 ņem 1 ml maisījuma un pārnes uz mēģeni Nr. 2, samaisa, pārnes 1 ml uz mēģeni Nr. 3 utt. No testa mēģenes Nr. 8 ņem 1 ml un izmet. Mēs iegūstam barotnes ar dažādām pH vērtībām. PH vērtības var pārbaudīt ar pH mērītāju vai universālu indikatoru papīru.

Katrā mēģenē pievieno 2 ml 1% cietes šķīduma un 1 ml amilāzes šķīduma (skatīt iepriekš). Kratiet mēģenes un ievietojiet termostatā 37 ° C temperatūrā ° C 15 minūtes.

Pēc atdzesēšanas visām mēģenēm pievieno vienu pilienu 1% joda kālija jodīda šķīduma. Pilnīga hidrolīze notiks mēģenēs Nr. 5 un Nr. 6, kur šķīduma vides pH ir robežās no 6,8 līdz 7,2, ti. optimālos amilāzes darbības apstākļos.

Laboratorijas darbs Nr. 3. "Olbaltumvielu noteikšana bioloģiskos objektos"

Mērķis:pierādīt olbaltumvielu klātbūtni bioloģiskajos objektos.

Aprīkojums: mēģenes plaukts, pipete, ūdens vanna, pilinātājs; olu baltuma šķīdums; 10% NaOH šķīdums, 1% vara sulfāta šķīdums, 0,5% ninhidrīna ūdens šķīdums; slāpekļskābe (koncentrēta).

Progress

1. Biureta reakcija peptīdu saišu noteikšanai.

Metode ir balstīta uz peptīdu saišu spēju sārmainā vidē veidot krāsainus kompleksus savienojumus ar vara sulfātu.

Testa mēģenē pievieno 5 pilienus 10% olu baltuma šķīduma (olbaltumvielas filtrē caur marli, pēc tam atšķaida ar destilētu ūdeni 1:10), trīs pilienus 10% nātrija hidroksīda šķīduma un 1 pilienu 1% vara sulfāta šķīduma un samaisa.

Testa mēģenes saturs kļūst zili violets.

2. Ninhidrīna reakcija.

Olbaltumvielas, polipeptīdi un brīvās aminoskābes ar ninhidrīnu piešķir zilu vai violetu krāsu.

Testa mēģenē pievieno 5 pilienus 10% olu baltuma šķīduma, pievieno 5 pilienus 0,5% ninhidrīna ūdens šķīduma un uzkarsē. Pēc 2-3 minūtēm veidojas rozā vai zili violeta krāsa.

3. Ksantoproteīnu reakcija (grieķu. ksanto - dzeltens). Ar šīs reakcijas palīdzību olbaltumvielās atrodamas aminoskābes, kas satur benzola gredzenus (triptofānu, tirozīnu utt.).

Testa mēģenē pievieno 5 pilienus 10% olu baltuma šķīduma, pievieno 3 pilienus koncentrētas slāpekļskābes (uzmanīgi) un karsē. Pēc atdzesēšanas testa mēģenē pievieno 5-10 pilienus 10% nātrija hidroksīda šķīduma, līdz parādās oranža krāsa (tas ir saistīts ar ciklisko nitro savienojumu nātrija sāls veidošanos).

Kristāli augu šūnās

Laboratorijas darbs Nr. 4 "Ogļhidrātu noteikšana bioloģiskos objektos"

Mērķis:pierādīt ogļhidrātu klātbūtni bioloģiskajos objektos.

Aprīkojums:plaukts ar mēģenēm; pipetes, ūdens vanna; 1% cietes šķīduma, 1% saharozes šķīduma, 1% fruktozes šķīduma, 1% joda šķīduma (kālija jodīda šķīdumā); 1% naftola spirta šķīdums, 1% timola spirta šķīdums; sērskābe (koncentrēts); Selivanova reaģents (0,5 g rezorcīna 100 ml 20% sālsskābes).

Progress

1. Cietes noteikšana.

Testa mēģenē pievieno 10 pilienus 1% cietes šķīduma un vienu pilienu 1% joda šķīduma kālija jodīdā. Testa mēģenes saturs kļūst zili violets.

2. Ogļhidrātu noteikšana.

Reaģējot ar naftolu vai timolu, tiek atrasts neliels daudzums ogļhidrātu vai ogļhidrātu komponentu sarežģītos savienojumos.

Divās mēģenēs pievieno 10 pilienus 1% saharozes šķīduma. Vienā mēģenē pievieno 3 pilienus naftola 1% spirta šķīduma. Citā mēģenē - 3 pilieni 1% spirta timola šķīduma. Abās (uzmanīgi) ielej 0,5 ml koncentrētas sērskābes un pie abu šķidrumu robežas novēro violetu krāsojumu mēģenē ar naftolu un sarkanu mēģenē ar timolu.

3. Fruktozes noteikšana (Selivanova reakcija).

Fruktoze, karsējot ar sālsskābi un rezorcīnu, piešķir ķiršu sarkanu krāsu.

Testa mēģenē ielej 10 pilienus Selivanova reaģenta, 2 pilienus 1% fruktozes šķīduma un viegli silda. Tiek novērota sarkana krāsa.

Laboratorijas darbs Nr. 5 "Lipīdu noteikšana bioloģiskos objektos"

Mērķis: pierādīt lipīdu klātbūtni bioloģiskajos objektos.

Aprīkojums: plaukts ar mēģenēm, ūdens vanna, pipete, stikla kausi, spieķi, marle; vistas olu dzeltenums, 1% holesterīna šķīdums hloroformā; koncentrēta sērskābe, acetons.

Progress

1. Lecitīna noteikšana.

Lecitīns pieder fosfolipīdu grupai, ir daļa no šūnu membrānām, veido lielāko daļu smadzeņu audu. Lecitīns nešķīst ūdenī un acetonā, bet viegli šķīst etilspirtā, ēterī un hloroformā.

Ievietojiet daļu vistas olu dzeltenuma glāzē. Maisot ar nūju, pa pilienam pievieno karstu etilspirtu (ar ātrumu 80 ml veselam dzeltenumam). Sildiet spirtu tikai ūdens vannā! Kad šķīdums ir atdzisis, filtrē to sausā kolbā. Filtrātam jābūt dzidram. Jums tas nekavējoties jāizmanto.

Sausā testa mēģenē pievieno 10 pilienus acetona un pa pilienam pievieno lecitīna spirta šķīdumu. Izveidojas baltas nogulsnes.

2. Holesterīna noteikšana.

Holesterīns ir taukiem līdzīga viela, kurai ir liela nozīme organismā. Tas nonāk daudzu orgānu un audu membrānās, ir žultsskābju, D vitamīna, dzimumhormonu, virsnieru garozas hormonu priekštecis. Salkovska reakcija balstās uz faktu, ka koncentrētas sērskābes iedarbībā holesterīns tiek dehidrēts, veidojot holesterilēnu, kuram ir sarkana krāsa.

Sausā mēģenē pievieno 15–20 pilienus 1% hloroforma holesterīna šķīduma un (uzmanīgi) gar trauka sieniņu pievieno 0,5 ml koncentrētas sērskābes. Pie šķidrumu robežas parādās sarkans gredzens.

Laboratorijas darbs Nr. 6. “Dezoksinukleoproteīnu izolēšana no liesas (aknu) audiem. Kvalitatīva reakcija uz DNS "

Mērķis: pierādīt, ka nukleīnskābes ir lielos daudzumos savienojumu veidā ar olbaltumvielām (dezoksinukleoproteīniem - DNP) audos, kas bagāti ar kodoliem (liesa, aizkrūts dziedzeris, aknas utt.).

Aprīkojums:statīvs ar mēģenēm, java ar piestu, stikla pulveris vai mazgātas smiltis, kristalizators, mērcilindri 50 ml un 300 ml, pipetes ar tilpumu 1 ml, koka nūjas ar izgriezumiem, ūdens vanna, marle filtrēšanai; 5% nātrija hlorīda šķīdums (satur 0,04% trisaizvietotu fosfātu), 0,4% nātrija hidroksīda šķīdums; difenilamīna reaģents; liesa (aknas) svaiga vai saldēta Rauga RNS, svaigi pagatavots 0,1% šķīdums.

Progress

1. Dezoksinukleoproteīnu (DNP) izolēšana no liesas (aknu) audiem.

Metode ir balstīta uz DNP spēju izšķīst sāls šķīdumos ar augstu jonu stiprumu un nogulsnēties, kad to koncentrācija samazinās.

Javā ar nelielu daudzumu stikla pulvera rūpīgi sasmalciniet 2-3 g audu, pakāpeniski pievienojot nātrija hlorīda šķīdumu pa daļām pa 10–15 ml (kopā patērē apmēram 40 ml šķīduma) 12–15 minūtes.

Iegūto viskozo šķīdumu filtrē caur diviem marles slāņiem kristalizatorā. Izmantojiet cilindru, lai izmērītu seškārtīgu (attiecībā pret filtrātu) destilēta ūdens tilpumu un lēnām maisot ar koka nūju, ielejiet filtrātā. Izveidotos DNP pavedienus satin uz kociņa, pēc tam tos var pārnest mēģenē tālākai izmantošanai.

2. Kvalitatīva reakcija uz DNS.

Metode ir balstīta uz dezoksiribozes, kas ir iekļauta dezoksiribonukleoproteīnu DNS, spēju, veidojot zilos savienojumus ar difenilamīnu, karsējot vidē, kas satur ledus etiķskābes un koncentrētu sērskābju maisījumu. Ar ribozes RNS līdzīgs reaģents piešķir zaļu krāsu.

Difenilamīna reaģenta sagatavošana:1 g difenilamīna izšķīdina 100 ml ledus etiķskābes, šķīdumam pievieno 2,75 ml koncentrētas sērskābes.

Pievieno 1 ml 0,4% nātrija hidroksīda šķīduma 1/4 daļai DNP nogulumu (līdz tas ir izšķīdis). Pievieno 0,5 ml difenilamīna reaģenta. Sajauc mēģenes saturu un ievieto verdoša ūdens vannā uz 15–20 minūtēm. Ievērojiet raksturīgo krāsu.

Laboratorijas darbs Nr. 7. "Prokariotu un eikariotu šūnu struktūras īpatnības"

Mērķis: pamatojoties uz baktēriju (prokariotu), augu un dzīvnieku (eikariotu) šūnu izpēti, lai atrastu galvenās līdzības iezīmes baktēriju, dzīvnieku un augu struktūrā kā dzīvu formu organizācijas vienotības rādītāju.

Aprīkojums:mikroskops; slaidi un pārvalki; pipetes, ūdens glāzes, pincetes, skalpeli, joda šķīdums, tintes ūdens šķīdums; fuksīns, metilēnzilais šķīdums, gaļas gabali, zivis vai olu baltums, sīpoli; baktēriju, augu un dzīvnieku šūnu struktūras tabula.

Progress

1. Iepriekš sagatavojiet uzlējumus no dažādiem produktiem: gaļas, zivīm, olu baltuma.

Sasmalciniet nelielu daudzumu materiāla un ievietojiet kolbā, uz skalpela gala pievienojiet krītu. 2/3 tilpuma ielej ar ūdeni. Kolbu ar infūziju turiet siltu (tumšā vietā) 3-5 dienas. Šajā laikā vidē uzkrājas daudz dažādu baktēriju.

2. Ievietojiet infūzijas pilienu uz stikla priekšmetstikliņa. Apsveriet narkotiku, izmantojot × 40 objektīvu, bet jūs varat mēģināt un × 90 (pagaidu zāles tiek sagatavotas saskaņā ar iepriekšējā darbā aprakstītajiem noteikumiem).

3. Pievienojiet pilienu tušas. Uz vispārējā fona baktēriju šūnas nav iekrāsotas.

4. Ieskicējiet baktēriju šūnas.

5. Sagatavojiet augu šūnas pagaidu sagatavošanu. Nekrāsotu šūnu kodoli nav redzami.

Atdaliet gaļas svarus no sīpola gabala. Iekšpusē ir plāna plēve, kas jānoņem un jānogriež. Ielieciet filmas gabalu uz stikla priekšmetstikliņa, pipetējiet joda šķīdumu, piliniet uz plēves, pārklājiet ar pārsegu.

Jūs varat sagatavot preparātu no elodea lapas, kurā redzami hloroplasti - zaļie plastīdi.

6. Pārbaudiet preparātu ar nelielu palielinājumu. Lieli noapaļoti kodoli šūnās ir dzeltenā krāsā ar jodu.

7. Pārvietojiet mikroskopu ar lielu palielinājumu un atrodiet šūnu sienu. Kodolā var redzēt 1-2 kodolus, dažreiz ir redzama citoplazmas granulētā struktūra. Netīrās tukšumi šūnu citoplazmā pārstāv vakuolus.

8. Ieskicējiet dažas šūnas. Norāda: aploksne, citoplazma, kodols, vakuolas (ja redzamas).

9. Apsveriet dzīvnieku šūnas par gatavo preparātu, ieskicējiet. Attēlā jānorāda: apvalks, citoplazma, kodols.

10. Veiciet kopīgu diskusiju. Kādus šūnu teorijas nosacījumus var apstiprināt šī darba rezultāti?

Laboratorijas darbs Nr. 8. "Šūnu membrānas fizioloģiskās īpašības"

Mērķis:parādīt, ka šūnas membrānai ir selektīva caurlaidība, demonstrēt membrānas lomu fagocitozes un pinocitozes procesā, kā arī iepazīties ar šūnas plazmolīzi - protoplasta (šūnu satura) atdalīšanas procesu no šūnu sienām.

Aprīkojums:mikroskopi, pārklāji un slaidi, skalpeli, spraužamās adatas, filtrpapīrs, pipetes, tinte; ciliantu vai amēbu kultūra, audu kultūra uz barības vielas, elodea lapu gabali; šķīdumi: kālija hlorīds, kalcija hlorīds, magnija hlorīds,
2% albumīna šķīdums, 10% nātrija hlorīda šķīdums; destilēts ūdens.

Progress

1. 10% nātrija vai kālija hlorīda šķīdumā ievieto ciliantus, amēbas vai kultivēto audu gabalus. Sagatavojiet preparātu mikroskopam. Var redzēt šūnu saraušanos, kas norāda uz šūnu membrānas caurlaidību. Šajā gadījumā ūdens no šūnas nonāk vidē.

2. Pārnes šūnas uz pilienu destilēta ūdens vai ar filtrpapīru izvelk šķīdumu no pārklājošā stikla un aizstāj to ar destilētu ūdeni. Novērojiet, kā šūnas uzbriest, jo viņi saņem ūdeni.

3. Ievietojiet ciliansus vai kultivēto audu gabalus zemas koncentrācijas kalcija hlorīda vai magnija hlorīda šķīdumā. Ciliates un kultivētās šūnas turpina dzīvot. Kalcija un magnija joni samazina šūnu membrānas caurlaidību. Ūdens kustība caur čaumalu nenotiek.

4. Ievietojiet amēbas 2% albumīna šķīduma (vistas olu baltuma) pilienā. Sagatavojiet preparātu mikroskopam. Pēc kāda laika uz amēbu virsmas veidojas burbuļi, izvirzījumi, kanāliņi. Šķiet, ka amēbu virsma "vārās". To papildina intensīva šķidruma kustība pie membrānas virsmas. Šķidros pilienus ieskauj citoplazmas izvirzījumi, kas pēc tam aizveras. Dažreiz pēkšņi parādās pinocītu pūslīši. Tas liek domāt, ka šķidrie pilieni kopā ar tajā izšķīdušām vielām ātri tiek notverti. Pinocitozi izraisa vielas, kas pazemina šūnu membrānas virsmas spraigumu. Piemēram, aminoskābes, daži sāļi.

Ievietojiet nelielu tušu šķidruma pilienā, kas satur amēbu. Sagatavojiet zāles. Pēc kāda laika amēbas sāk lēnām virzīties uz liemeņa graudiem, atbrīvojot pseidopodijas (pseidopodus). Liemeņa graudi ir piestiprināti pie pseidopodijas virsmas, tos ieskauj un pēc kāda laika iegremdē citoplazmā. Mikroskopā tiek novērota fēbocitozes parādība amēbā.

Literatūra skolotājam

1. Velsiešu U., Storch F. Ievads citoloģijā. Tulkojums no tā. - M.: Mir, 1986. gads.
2. Zavarzins A.A. utt. Šūnu bioloģija. - SPb.: SPbSU izdevniecība, 1992.
3. Svensons K., Vebsters P.- M.: Mir, 1982. gads.
4. Jērs M.Novecošanas bioloģija. - M.: Mir, 1980. gads.
5. A.A.Markosjans Fizioloģija. - M.: Medicīna, 1968. gads.
6. Lībermans E.A.
7. Ermolaev M.V. Bioloģiskā ķīmija. - M.: Medicīna, 1984. gads.
8. Ruvinsky A.O.Vispārējā bioloģija. - M.: Izglītība, 1993. gads.

Literatūra studentiem

1. Green N., Stout W., Taylor D.Bioloģija. 3 sējumos - M.: Mir, 1993. gads.
2. De Duve K. Ceļojums dzīvas šūnas pasaulē. - M.: Mir, 1982. gads.
3. Lībermans E.A. Dzīvā šūna. - M.: Mir, 1987.
4. Kemp P., Arms K. Ievads bioloģijā. - M.: Mir, 1988. gads.

Mērķis:parāda, ka šūnu membrānai ir selektīva caurlaidība. Parādiet membrānas lomu fagocitozes un pinocitozes procesā.

Aprīkojums:mikroskopi, pārvalki un slaidi, skalpeli, sekcijas adatas, krūzes ūdenim un šķīdumiem, filtrpapīrs, pipetes, tinte. Ciliātu, amēbu, elodea lapu kultūra. NaCl vai KCl šķīdumi, CaCl vai MgCl šķīdumi, 2% albumīna šķīdums, 10% NaCl šķīdums, destilēts ūdens.

Darba process:

1. Ievietojiet ciliansus vājā NaCl vai KCl šķīdumā. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Var redzēt šūnu saraušanos, kas norāda uz šūnu sienas caurlaidību. Šajā gadījumā ūdens no šūnas nonāk vidē. Pārnes šūnas uz destilēta ūdens pilienu vai ar filtrpapīru izvelk šķīdumu no segas apakšpuses un aizstāj to ar destilētu ūdeni. Novērojiet, kā šūnas uzbriest, pateicoties ūdens iekļūšanai tajās.

Ciliātus ievieto zemas koncentrācijas CaCl vai MgCl šķīdumā (tāds pats kā iepriekšējais šķīdums). Ciliāti turpina dzīvot, deformācijas nav novērojamas. Ca un Mg joni samazina šūnu membrānas caurlaidību, atšķirībā no Na un K joniem. Ūdens nepārvietojas caur membrānu.

2. Ievietojiet amēbu 2% albumīna šķīduma (vistas olu baltuma) pilienā. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Pēc kāda laika uz amēbu virsmas sāk veidoties burbuļi, izvirzījumi, kanāliņi. Šķiet, ka amēbu virsma "vārās". To papildina intensīva šķidruma kustība pie membrānas virsmas. Šķidros burbuļus ieskauj citoplazmas izvirzījumi. Kas pēc tam aizveras. Dažreiz pēkšņi parādās pinocītu pūslīši, kas norāda uz ātru šķidruma piliena un tajā šķīstošās vielas notveršanu.

Ievietojiet amēbas cukura šķīdumā. Nav pinocitozes. Pinocitozi izraisa tikai vielas, kas pazemina šūnu membrānas virsmas spraigumu, piemēram, aminoskābes, daži sāļi. Pilienā šķidrumā, kas satur amēbu, pievienojiet nedaudz smalki samaltu skropstu tušu. Sagatavojiet mikroskopa priekšmetstikliņu. Pēc kāda laika amēbas sāk lēnām virzīties uz kautķermeņu graudiem, atbrīvojot pseidopodijas. Liemeņa graudi piestiprinās pseidopodijas virsmai, pēc tam tos lēnām ieskauj un pēc kāda laika nonāk iegremdēti citoplazmā. Novērojiet fagocitozes fenomenu amēbā zem mikroskopa.

3. Elodea šūnu citoplazmā ir redzami daudzi apaļi ovāli zaļie ķermeņi - tie ir hloroplasti. Pārbaudiet šūnas pie lapas vēnas. Viņi var noteikt citoplazmas un plastīdu kustību gar sienām. Ja kustība nav pamanāma, sasildiet preparātu zem elektriskās lampas.

4. Ieskicējiet visu, ko redzējāt slaidos. Apspriediet procesus, ko redzējāt grupās, mēģiniet tos izskaidrot.