Порядок виконання роботи. Зібрати електричне коло за схемою, відповідно до мал

Зібрати електричне коло за схемою, відповідно до мал. 6.46.

Накреслити таблицю для результатів вимірювання і занести до неї необхідні відомості.

Пересуваючи повзунок реохорда і замикаючи вмикач Вм₁, досягти нульового відхилення стрілки гальванометра G. (Якщо “нуль” не встанов­люється, слід перемкнути полярність концентра­ційного елемента і повто­рити цю операцію).

Дані про положення реохорда (довжину ділянки АВ та показання вольтметра ) занести до таблиці (вимірю­вання провести не менше трьох разів).

Розрахувати середнє значення ЕРС концентраційного елементу ,використовуючи середні значення величин, що входять до формули. Визначити теоретичне значення за формулою для концентрацій­ної різниці потенціалів і порівняти експеримен­тальний та теоретичний результати.

Зробити висновок про відповідність експерименталь­ного та теоре­тичного результатів, а також про можливі причини їх розходження.

Контрольні питання і задачі

Чому концентраційний потенціал є рівноважним? У чому полягає фізична суть рівноважного стану концентраційного елемента?

25. Для наведених на мал. 6.47 розподілів іонів у примембранному просторі і рухливостях іонів вказати величини іонних потоків речовини та іонних струмів, величину, знак і вигляд утвореного мембранного потенціалу.

Мал. 6.47. Розподіл та рухливість іонів

26. Визначити рівноважні потенціали для іонів Na⁺, K⁺ і Сl^– для мембрани еритроцита, якщо концентрації цих іонів відповідно дорів­нюють: зовні c_e = 155, 5, 4 мМоль / л; всередині c_i = 19, 136, 120 мМоль / л.

27. Дати відповіді на контрольні питання з біофізики мембран (програма BMQ_.EXE) у дисплейному класі.

6.6.4. Практичне заняття “Вивчення біофізики мембран за допомогою комп’ютерних програм”

Схему програм з біофізики мембран наведено в таблиці:

Біофізика мембран	Файл
Блок №1. Вивчення структури мембран	bm_.exe
Блок №2. Вивчення мембранного транспорту	bm_.ехе
Блок №3. Вивчення мембранних потенціалів	bmp_.ехе
Блок №4. Вивчення потенціалів дії	bmp_.ехе
Блок №5. Контрольні питання	bmq_.exe

В залежності від типу машин ці програми представлені або у вигляді одного блоку – m_.ехе (при наявності твердого диску), або у вигляді трьох блоків: bm_.exe, bmp_.exe та bmq_.exe (при його відсутності та роботі з віртуальним диском).

Завдання 1. Вивчення структури мембрани і мебран­ного транс­­пор­ту.

1. Запустити длявиконання програму bm_.exe чи m_.ехе.

2. Вийти у головне меню програми та вибрати курсором блок “Структура мембрани”, ознайомитися з теоретичним матеріалом.

3. Після закінчення роботи з цим блоком перейти до наступного блоку “Транспорт речовини крізь мембрану”, натиснувши клавішу F2(нижня інформаційна строчка екрану) та ознайомитись з матеріалом цього блоку.

Завдання 2. Вивчення мембранних потенціалів.

1. Запустити для виконання програму bmp_.exe чи вибрати блок №3 “Вивчення мембранних потенціалів” при роботі з програмою m_.ехе.

2. Ознайомитись з теоретичним матеріалом цього бло­ку.

Завдання 3. “Вивчення потенціалу дії (ПД) і досліджен­ня зміни його форми”.

1. Запустити до виконання програму bmp_.exe. (Якщо ця програма є у загальному блоці, то можна перейти до виконання програми “Дослід­ження потенціалу дії”, запус­тив­ши її натиском клавіші F4, згідно з вказів­ками інформаційного рядка на нижній частині екрану).

2. Вивчити теоретичний матеріал теми “Потенціал дії” (екранні сто­рінки 1–11), після чого перейти до виконання завдань.

Завдання 4. Дослідити зміну потенціалу дії при зміні актив­­ності лише однієї ча­стинки, яка активує чи інактивує іонні канали.

 

Діапазон зміни активності частинок 0.05–25 (нормі відповідає зна­чення активності, що дорівнює 1).

1. Змінюючи активність від мінімальної до макси­маль­ної, отримати на екрані потенціал дії (ПД).

2. Намалювати у зошиті отримані графіки зміни ПД.

3. Зробити висновок про вплив активності цих частинок на зміну форми ПД.

Завдання 5. Дослідити зміну форми ПД при одночасній зміні проникності Na⁺- та К⁺-каналів (зміні активностей m-, h-, і n- частинок).

1. Дослідити зміну форми ПД для таких режимів:

а) n = 1 (активність n -часток залишити постійною), одночасно збільшу­ючи активності m -частинок (діапазон зміни 1–25) та зменшуючи активність h -частинок (діапазон зміни 1–0.05);

б) n = 1, одночасно змінюючи активності m -частинок від 1 до 0.05 та збільшуючи активність n -частинок від 1 до 25;

в) одночасно збільшуючи т-, h-, п- активності за вказаними діапазо­нами зміни цих активностей;

г) одночасно зменшуючи т-, h-, п- активності.

Завдання 6. Одержати ПД з чіткою фазою гіпер­по­ля­­ри­за­ції.

Враховуючи досвід роботи по зміні форми ПД у залежності від актив­ностей частинок, одержати потенціал дії з чіткою фазою гіперполя­ризації.

Завдання 7. Одержати ПД з чітким плато, розта­шо­ваним вище лінії потенціа­лу, який дорівнює нулю.

Змінюючи активності частинок, виконати це завдання.

Після закінчення роботи відповісти на контрольні питання, запустив­ши програму bmq_.exe.

Контрольні питання до комп’ютерних програм з біофізики мембран (блок 5, файл bmq_.exe)

Вкажіть необхідні фізичні властивості, які повинен мати струк­тур­­ний елемент мембрани.

28. Чим визначається амфіфільність, або амфіпатичність, структур­ного елементу мембрани?

29. Якими видами взаємодій можна пояснити гідрофобну та гідро­філь­ну поведінку структурного елемента мембрани?

30. Вкажіть основні структурні компоненти мембрани?

31. Чим забезпечується механічна міцність мембрани?

32. Які компоненти входять до складу мембранних фосфоліпідів?

33. Виконання яких функцій мембрани забезпечують глікопротеїди?

34. Які компоненти входять до складу мембранних гліколіпідів?

35. Назвіть динамічні характеристики мембрани як рідкого криста­лу.

36. Чому дорівнює товщина клітинної мембрани?

37. Чому дорівнює напруженість електричного поля мембрани?

38. Назвіть молекулярні структури, що відносяться до фосфоліпідів?

39. Яким чином можна зберегти рухливість фосфо- і гліколіпідів при зниженні температури?

40. Що таке “кінки”?

41. У мембранах яких структур і клітин переважно знаходяться гліколіпіди?

42. Чим обумовлений пасивний транспорт рідини через мембрану?

43. Чим обумовлений результуючий потік іонів при пасивному транспор­ті їх через мембрану?

44. Що описує рівняння Фіка?

45. Що описує рівняння Нернста-Планка?

46. Що описує рівняння Теорелла?

47. Вкажіть відмінні властивості полегшеної дифузії.

48. Вкажіть тривалість потенціалу дії в нормі для кардіоміоциту людини.

49. Якими рівняннями описується пасивний транспорт речовин че­рез мембрану?

50. Вкажіть формулу, за якою визначається проникність мембрани.

51. За рахунок чого здійснюється активний транспорт речовин через мембрану?

52. Назвіть іони, які за допомогою активного транспорту (насосів) переносяться в бік збільшення концентрації.

53. Від чого залежить проникність мембрани для електрично ней­тральних невеликих молекул?

54. Де локалізований кальцієвиймембранний насос?

55. Вкажіть функції K⁺-Na⁺-насоса.

56. Де локалізований протоннийнасос?

57. За рахунок чого протонний насос здійснює транспорт іонів водню?

58. Вкажіть загальні характеристики активного транспорту і полег­ше­ної дифузії.

59. Вкажіть речовини, для яких транспорт через мембрану здійсню­ється за допомогою полегшеної дифузії.

60. Як здійснюється трансмембранний перенос великих молекул (білків, глікопротеїдів тощо)?

61. Що характеризує проникність мембран Р і яку розмірність вона має?

62. Що таке потенціал дії?

63. Які умови враховуються при визначенні мембранного рівноваж­ного потенціалу Нернста?

64. Які умови враховуються при визначенні дифузійного мембран­ного потенціалу?

65. Які умови враховуються при визначенні стаціонарного мембран­ного потенціалу?

66. Які умови враховуються при визначенні рівноважного потенці­алу Доннана?

67. Вкажіть, для яких випадків доннанівський потенціал ближче всьо­го до потенціалу клітини.

68. Вкажіть, як співвідносяться між собою у стані спокою проник­ності мембран живих клітин для іонів.

69. Вкажіть величини рівноважних потенціалів Нернста для іонів Na⁺, К⁺ і Сl^– в нормі.

70. Вкажіть значення потенціалу спокою мембран для еритроцита, міоциту жаби, аксона кальмара, кардіоциту собаки у нормі.

71. Як співвідносяться в початковий момент збудження проникності мембран для іонів у живих клітинах?

72. Чому дорівнює максимальне збільшення проникності мембрани для іонів Na⁺, К⁺ і Сl^– при її збудженні?

73. Вкажіть причини утворення потенціалу дії.

74. Чим визначається форма початкової фази деполяризації мем­брани при формуванні потенціалу дії?

75. Чим визначається фаза реполяризації мембрани при формуванні потенціалу дії?

76. Вкажіть тривалість потенціалу дії в нормі для аксону кальмара.

1) Автори висловлюють вдячність доценту Говорусі О.В. за розробку лаборатор­них робіт 6.6.1–6.6.3.