Содержание:
Л.р. № 1. Ионные механизмы формирования МПП
Наиболее общим ответом живого организма на раздражение является из-менение обмена веществ (раздражимость). Наряду с этим, отдельные ткани от-вечают на достаточно интенсивный раздражитель специализированными реак-циями (сокращением, образованием секрета, генерацией электрического им-пульса). Способность ткани к такому специализированному ответу называется возбудимостью. Характерный для ткани ответ определяется ее морфо-функциональными особенностями. К возбудимым тканям относят желези-стую, мышечную и нервную. Возбудимость двух последних проявляется в спо-собности к генерации потенциала действия (ПД), т.е. к кратковременному обра-тимому изменению потенциала на мембране. При этом носителями электриче-ских зарядов являются не электроны, как в металлических проводниках, а ио-ны.
Таблица 1. Концентрации ионов
Ионы Концентрация (ммоль/л)
нейрон миоцит
in out in out
K+ 150 5,5 155 4
Na+ 15 150 12 145
Cl- 9 125 4 120
Ca2+ <0,01 2
A- (белки) 155 7
В покое в клетке за счет работы Na+/K+ насоса-обменника создается избы-ток K+ и дефицит Na+ (косвенное электрогенное действие Na+/K+ насоса) (табл. 1). Поэтому K+ по градиенту концентрации через каналы утечки диффундирует из клетки, а Na+ – в клетку . Для Na+ проницаемость мембраны и разность концентраций ниже (табл. 1). Для K+ и проницаемость мембраны выше, и раз-ность концентраций внутри и снаружи клетки больше, поэтому его ток мощнее. Крупные анионы, соединенные с K+, через мембрану пройти не могут, и оста-ются на ее внутренней стороне, формируя отрицательный заряд. Этот заряд называют мембранным потенциалом покоя (МПП) = дефицит положитель-ных зарядов внутри клетки, образовавшийся за счёт утечки из клетки по-ложительных ионов калия.
Состояние, когда поток ионов по концентрационному градиенту уравно-вешивается потоком по электрическому градиенту, называется состоянием электрохимического равновесия. Величина равновесного потенциала опреде-ляется уравнением Нернста (1):
(мВ), (1)
Однако экспериментальный Еравновесный совпадает с рассчитанным по урав-нению Нернста ЕК только при высокой концентрации К+ вне клетки (рис. 1). Это объясняется тем, что в уравнении Нернста не учитываются токи Na+ и Cl- (табл. 2).
Таблица 2. Основные факторы, влияющие на величину ММП
в порядке убывания значимости
Движение ионов через
мембрану Еравн (мВ) Влияние на сте-пень поляризации
нейрон миоцит
Пассивный транспорт K+ ? -90 ? -100 гиперполяризация
Пассивный транспорт Cl- ? -70 ? -86 гиперполяризация
Пассивный транспорт Na+ ? +60 ? +55 деполяризация
Активный транспорт Na+ от -6 до -11 гиперполяризация
ММП ? -70 ? -90 гиперполяризация
1. ……………………………
Л.р.№1 Ионные механизмы формирования МПП
Цель: Определить равновесный потенциал для ионов калия (EK) при различ-ных концентрациях раствора хлорида калия (KCl) с использованием уравнения Нернста и экспериментальных данных.
2. Ход работы
1. Наполните трубочку самым низко концентрированным раствором хлори-да калия и опустите в стаканчик с раствором KCl (№4).
2. В трубочку поместите индифферентный электрод, а в стаканчик – актив-ный.
3. Подключите вольтметр и подождите около 10 минут, пока показания при-бора стабилизируются.
4. Запишите полученные данные в таблицу 3.
……………………………