Laboratory work physiological properties ng cell lamad. Paghahambing ng pagkamatagusin ng lamad ng buhay at patay na mga selula. Panitikan para sa mga mag-aaral

1. Mga lamad ng cell, ang kanilang mga uri. Mga katangian ng mga lamad. Mga pag-andar ng mga lamad.

Ang mga pag-aaral sa morpolohiya at pisyolohikal ay nagpakita na ang lamad ng selula ay may mahalagang papel sa paggana ng selula.

Mga istruktura ng lamad: nucleus, Golgi complex, ER, atbp.

Lamad ay isang manipis na istraktura na may kapal na 7 nm. Sa mga tuntunin ng komposisyon ng kemikal nito, ang lamad ay naglalaman ng 25% na protina, 25% phospholipids, 13% cholesterol, 4% lipids, 3% carbohydrates.

Sa istruktura Ang lamad ay batay sa isang double layer ng phospholipids. Ang isang tampok ng mga molekula ng phospholipid ay mayroon silang mga hydrophilic at hydrophobic na bahagi. Ang mga hydrophilic na bahagi ay naglalaman ng mga polar group (phosphate group sa phospholipids at hydroxide group sa cholesterols). Mga bahaging hydrophilic nakadirekta patungo sa ibabaw. A hydrophobic (mataba ang mga buntot) ay nakadirekta patungo sa gitna ng lamad.

Ang molekula ay may dalawang mataba na buntot, at ang mga hydrocarbon chain na ito ay matatagpuan sa dalawang pagsasaayos. Pinahaba - trans configuration(silindro 0.48 nm). Ang pangalawang uri ay ang pagsasaayos ng gauche-trans-gauche. Sa kasong ito, ang dalawang matabang buntot ay naghihiwalay at ang lugar ay tumataas sa 0.58 nm.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga molekula ng lipid ay may likidong mala-kristal na anyo. At sa ganitong estado mayroon silang kadaliang kumilos. Bukod dito, maaari silang parehong lumipat sa loob ng kanilang layer at i-turn over. Habang bumababa ang temperatura, lumilipat ang lamad mula sa isang likidong estado patungo sa isang mala-jelly na estado, at binabawasan nito ang kadaliang mapakilos ng molekula.

Kapag ang isang molekula ng lipid ay gumagalaw, ang mga microstrip ay nabuo, na tinatawag na mga hari, kung saan ang mga sangkap ay maaaring makuha.. Ang lipid layer sa lamad ay isang hadlang sa mga sangkap na nalulusaw sa tubig, ngunit pinapayagan ang mga sangkap na nalulusaw sa lipid na dumaan..

Bilang karagdagan sa mga lipid, ang lamad ay naglalaman din ng mga molekula ng protina. Ang mga ito ay pangunahing glycoproteins.

Ang mga integral na protina ay dumadaan sa parehong mga layer. Iba pa ang mga protina ay bahagyang nalulubog sa alinman sa panlabas o panloob na layer. Ang mga ito ay tinatawag na peripheral proteins.

Ang modelo ng lamad na ito ay tinatawag na modelo ng likidong kristal. Sa paggana, ang mga molekula ng protina ay nagsasagawa ng istruktura, transportasyon, at enzymatic na mga function. Bilang karagdagan, bumubuo sila ng mga channel ng ion mula 0.35 hanggang 0.8 nm ang lapad kung saan maaaring dumaan ang mga ion. Ang mga channel ay may sariling espesyalisasyon. Ang mga integral na protina ay kasangkot sa aktibong transportasyon at pinadali ang pagsasabog.

Ang mga peripheral na protina sa panloob na bahagi ng lamad ay nailalarawan sa pamamagitan ng enzymatic function. Sa loob ay may mga antigenic (antibodies) at receptor function.

Mga kadena ng carbon maaaring ilakip sa mga molekula ng protina, at pagkatapos ay nabuo ang mga ito glycoproteins. O sa mga lipid, pagkatapos ay tinatawag silang glycolipids.

Pangunahing pag-andar Ang mga lamad ng cell ay magiging:

1. Pag-andar ng hadlang

2. Passive at aktibong paglipat ng mga sangkap.

3. Metabolic function (dahil sa pagkakaroon ng mga enzyme system sa kanila)

4. Ang mga lamad ay kasangkot sa paglikha ng mga potensyal na elektrikal sa pamamahinga, at kapag nasasabik, mga agos ng pagkilos.

5. Receptor function.

6. Immunological (na nauugnay sa pagkakaroon ng mga antigen at paggawa ng mga antibodies).

7. Magbigay ng intercellular interaction at contact inhibition.

Kapag ang mga homogenous na selula ay nakipag-ugnay, ang paghahati ng cell ay pinipigilan. Ang function na ito ay nawala sa mga selula ng kanser. Bilang karagdagan, ang mga selula ng kanser ay nakikipag-ugnayan hindi lamang sa kanilang sariling mga selula, kundi pati na rin sa iba pang mga selula, na nakakahawa sa kanila.

Pag-andar ng pagkamatagusin ng lamad. Transportasyon.

Ang transportasyon ng mga sangkap sa mga lamad ay maaaring maging pasibo o aktibo.

Passive transfer ang mga sangkap ay dumadaan sa mga lamad nang walang pagkonsumo ng enerhiya sa pagkakaroon ng mga gradient (mga pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng mga sangkap, mga pagkakaiba sa electrochemical gradient, sa pagkakaroon ng isang pressure gradient at osmotic gradient). Sa kasong ito, ang passive transport ay isinasagawa gamit ang:

Pagsasabog.

Pagsala. Isinasagawa ito sa pagkakaroon ng pagkakaiba sa presyon ng hydrostatic.

Osmosis. Sa panahon ng osmosis, gumagalaw ang solvent. Iyon ay, ang tubig mula sa isang purong solusyon ay lilipat sa isang solusyon na may mas mataas na konsentrasyon.

Sa lahat ng mga kasong ito walang pagkonsumo ng enerhiya ang nangyayari. Ang mga sangkap ay dumadaan sa mga pores sa lamad.

May mga pores na may mabagal na kondaktibiti sa lamad, ngunit walang ganoong mga pores sa lamad. Karamihan sa mga channel sa lamad ay mayroon ding mekanismo ng gate sa kanilang istraktura na nagsasara ng channel. Ang mga channel na ito ay maaaring kontrolin sa dalawang paraan: tumugon sa mga pagbabago sa singil (electrically excitable o voltage-gated channels). Sa isa pang kaso, ang gate sa channel ay bubukas kapag ang isang kemikal na substance (chemoexcitable o ligand-gated) ay nakakabit.

Aktibong paglipat ang mga sangkap sa buong lamad ay nauugnay sa transportasyon ng mga sangkap laban sa isang gradient.

Para sa aktibong transportasyon, ginagamit ang mga integral na protina na may enzymatic function. Ang ATP ay ginagamit bilang enerhiya. Ang mga integral na protina ay may mga espesyal na mekanismo (protina) na naisaaktibo kapag tumataas ang konsentrasyon ng isang sangkap sa labas ng selula, o kapag bumababa ito sa loob.

Tahimik na agos.

Lamad potensyal. Ang lamad ay positibong sinisingil sa labas at negatibong sisingilin sa loob. 70-80 mV.

Ang fault current ay ang pagkakaiba ng singil sa pagitan ng hindi nasira at nasira. Ang nasira ay negatibong sisingilin, na may kaugnayan sa buo.

Ang metabolic current ay ang pagkakaiba sa mga potensyal dahil sa hindi pantay na intensity ng metabolic process.

Ang pinagmulan ng potensyal ng lamad ay ipinaliwanag sa mga tuntunin ng teorya ng lamad-ion, na isinasaalang-alang ang hindi pantay na pagkamatagusin ng lamad para sa mga ion at ang iba't ibang komposisyon ng mga ion sa intracellular at intercellular fluid. Ito ay itinatag na ang parehong intracellular at intercellular fluid ay may parehong bilang ng mga positibo at negatibong ion, ngunit ang komposisyon ay naiiba. Panlabas na likido: Na + , Cl - Panloob na likido: K + , A - (organic anion)

Sa pamamahinga, ang lamad ay naiiba na natatagusan sa mga ion. Ang potasa ay may pinakamalaking pagkamatagusin, na sinusundan ng sodium at chlorine. Ang mga lamad ay hindi natatagusan sa mga organikong anion.

Dahil sa tumaas na pagkamatagusin sa mga potassium ions, umalis sila sa cell. Bilang resulta, ang mga organikong bagay ay naipon sa loob. mga anion. Ang resulta ay isang potensyal na pagkakaiba (potassium diffusion potential) na magpapatuloy hangga't maaari itong makatakas.

Ang kinakalkula na potensyal ng potasa ay -90 mV. At ang praktikal na potensyal ay -70 mV. Ito ay nagpapahiwatig na ang isa pang ion ay kasangkot din sa paglikha ng potensyal.

Upang pigilan ang potensyal sa lamad, ang cell ay dapat gumana, dahil ang paggalaw ng mga potassium ions mula sa cell, at mga sodium ions papunta sa cell, ay hahantong sa isang paglabag sa pagkakapantay-pantay ng sign. Ang mga lamad ay polarized. Ang singil sa labas ay magiging positibo at ang singil sa labas ay magiging negatibo.

Ang estado ng electrical charge ng lamad.

Baliktarin o overshoot - pagpapalit ng tanda ng pagsingil. Bumalik sa orihinal na singil - repolarization.

Mga agos ng excitement.

Kapag ang isang stimulus ay kumikilos sa lamad, ang panandaliang paggulo ay nangyayari. Ang proseso ng paggulo ay lokal at kumakalat sa kahabaan ng lamad, at pagkatapos ay depolarize. Habang gumagalaw ang paggulo, ang isang bagong seksyon ng lamad ay depolarized, atbp. Ang kasalukuyang aksyon ay isang dalawang-phase na kasalukuyang.

Sa bawat yugto ng kasalukuyang aksyon, maaaring makilala ang isang lokal na tugon, na pinapalitan ng isang peak potential, at ang peak potential ay sinusundan ng isang negatibo at positibong bakas na potensyal. Nangyayari kapag nalantad sa isang stimulus. Upang ipaliwanag ang kasalukuyang pagkilos, iminungkahi ito teorya ng lamad-mon(Hodgey, Huxley, Katz). Ipinakita nila iyon ang potensyal ng pagkilos ay mas malaki kaysa sa potensyal na magpahinga. Kapag ang isang stimulus ay kumikilos sa lamad, ang singil ay lumilipat sa lamad (bahagyang depolarization) at nagiging sanhi ito ng pagbubukas ng mga channel ng sodium. Ang sodium ay tumagos sa cell, unti-unting binabawasan ang singil sa lamad, ngunit ang potensyal na pagkilos ay hindi lumabas sa anumang aksyon, ngunit lamang sa isang kritikal na halaga (pagbabago ng 20-30 mV) - kritikal na depolarization. Sa kasong ito, halos lahat ng mga channel ng sodium ay bukas at sa kasong ito ang sodium ay nagsisimulang tumagos sa cell tulad ng isang avalanche. Nangyayari ang kumpletong depolarization. Ang proseso ay hindi hihinto dito, ngunit patuloy na pumapasok sa cell at naniningil ng hanggang +40. Sa tuktok ng pinakamataas na potensyal, ang h gate ay nagsasara. Sa potensyal na halaga na ito, ang potassium gate ay bubukas sa lamad. At dahil ang Ka + ay mas malaki sa loob, ang Ka + ay nagsisimulang umalis sa cell, at ang singil ay magsisimulang bumalik sa orihinal na halaga nito. Ito ay mabilis sa una at pagkatapos ay bumagal. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na negatibong potensyal ng buntot. Pagkatapos ang singil ay naibalik sa orihinal na halaga nito, at pagkatapos nito ay naitala ang isang positibong bakas na potensyal, na nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkamatagusin sa potasa. Ang isang estado ng membrane hyperpolarization ay nangyayari (positive trace potential). Ang paggalaw ng mga ion ay nangyayari nang pasibo. Sa isang paggulo, 20,000 sodium ions ang pumapasok sa cell, at 20,000 potassium ions ang umalis sa cell.

Ang mekanismo ng pumping ay kinakailangan upang maibalik ang konsentrasyon. 3 positibong sodium ions ang dinadala at 2 potassium ions ang lumalabas sa panahon ng aktibong transportasyon.

Ang excitability ng lamad ay nagbabago, at samakatuwid ay ang potensyal na pagkilos. Sa panahon ng lokal na tugon, ang isang unti-unting pagtaas sa paggulo ay nangyayari. Sa panahon ng peak response, nawawala ang excitement.

Sa isang negatibong bakas na potensyal, ang excitability ay tataas muli, dahil ang lamad ay muling bahagyang depolarized. Sa yugto ng positibong potensyal na liwanag, ang pagbaba sa excitability ay nangyayari. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, bumababa ang excitability.

Bilis ng proseso ng excitatory - lability. Isang sukatan ng lability - ang bilang ng mga excitations bawat yunit ng oras. Ang mga nerve fibers ay nagpaparami mula 500 hanggang 1000 impulses kada segundo. Ang iba't ibang mga tisyu ay may iba't ibang lability.

2. Ang mga receptor, ang kanilang pag-uuri: sa pamamagitan ng lokalisasyon (lamad, nuclear), sa pamamagitan ng mekanismo ng pag-unlad ng mga proseso (iono- at metabotropic), sa pamamagitan ng bilis ng pagtanggap ng signal (mabilis, mabagal), sa pamamagitan ng uri ng mga sangkap ng receptor.

Ang pagtanggap ng cell ng signal mula sa mga pangunahing mensahero ay tinitiyak ng mga espesyal na protina ng receptor, kung saan ang mga pangunahing mensahero ay mga ligand. Upang matiyak ang function ng receptor, ang mga molekula ng protina ay dapat matugunan ang ilang mga kinakailangan:

• may mataas na selectivity para sa ligand;
• ang mga kinetics ng ligand binding ay dapat na inilarawan sa pamamagitan ng isang saturation curve na naaayon sa estado ng buong occupancy ng lahat ng mga molekula ng receptor, ang bilang nito ay limitado sa lamad;
• ang mga receptor ay dapat magkaroon ng pagtitiyak ng tisyu, na sumasalamin sa pagkakaroon o kawalan ng mga pag-andar na ito sa mga selula ng target na organ;
• Ang pagbubuklod ng ligand at ang cellular (pisyolohikal) na epekto nito ay dapat na mababalik, at ang mga parameter ng affinity ay dapat tumutugma sa mga physiological na konsentrasyon ng ligand.

Ang mga cellular receptor ay nahahati sa mga sumusunod na klase:

• lamad
• receptor tyrosine kinases
• G protein-coupled receptors
• mga channel ng ion
• cytoplasmic
• nuklear

Kinikilala ng mga receptor ng lamad ang malalaking (halimbawa, insulin) o hydrophilic (halimbawa, adrenaline) na mga molekula ng pagbibigay ng senyas na hindi makapag-iisang tumagos sa cell. Ang maliliit na hydrophobic signaling molecules (halimbawa, triiodothyronine, steroid hormones, CO, NO) ay nakapasok sa cell dahil sa diffusion. Ang mga receptor para sa mga naturang hormone ay kadalasang natutunaw na cytoplasmic o nuclear proteins. Matapos ang ligand ay nagbubuklod sa receptor, ang impormasyon tungkol sa kaganapang ito ay ipinadala pa sa kahabaan ng kadena at humahantong sa pagbuo ng isang pangunahin at pangalawang cellular na tugon.

Ang dalawang pangunahing klase ng mga receptor ng lamad ay mga metabotropic receptor at ionotropic receptor.

Ang mga ionotropic receptor ay mga channel ng lamad na nagbubukas o nagsasara kapag nagbubuklod sa isang ligand. Ang mga nagresultang ionic na alon ay nagdudulot ng mga pagbabago sa potensyal na pagkakaiba ng transmembrane at, bilang isang resulta, ang excitability ng cell, at binabago din ang mga konsentrasyon ng intracellular ion, na maaaring pangalawang humantong sa pag-activate ng mga intracellular mediator system. Ang isa sa mga ganap na pinag-aralan na ionotropic receptor ay ang n-cholinergic receptor.

Istraktura ng isang protina ng G na binubuo ng tatlong uri ng mga yunit (heterotrimeric) - αt/αi (asul), β (pula) at γ (berde)

Ang mga metabotropic receptor ay nauugnay sa mga sistema ng intracellular messenger. Ang mga pagbabago sa kanilang conformation kapag nagbubuklod sa isang ligand ay humahantong sa paglulunsad ng isang kaskad ng mga biochemical reaction at, sa huli, isang pagbabago sa functional na estado ng cell. Mga pangunahing uri ng mga receptor ng lamad:

Heterotrimeric G protein-coupled receptors (hal., vasopressin receptor).

Mga receptor na may intrinsic tyrosine kinase na aktibidad (halimbawa, insulin receptor o epidermal growth factor receptor).

Ang G protein-coupled receptors ay mga transmembrane protein na mayroong 7 transmembrane domain, isang extracellular N terminal at isang intracellular C terminal. Ang ligand binding site ay matatagpuan sa extracellular loops, ang G protein binding domain ay matatagpuan malapit sa C-terminus sa cytoplasm.

Ang pag-activate ng receptor ay nagiging sanhi ng paghiwalay ng α-subunit nito mula sa βγ-subunit complex at sa gayon ay naging aktibo. Pagkatapos nito, ito ay maaaring mag-activate o, sa kabaligtaran, hindi aktibo ang enzyme na gumagawa ng mga pangalawang mensahero.

Ang mga receptor na may aktibidad ng tyrosine kinase ay nag-phosphorylate ng kasunod na mga intracellular na protina, madalas din na protina kinase, at sa gayon ay nagpapadala ng signal sa cell. Sa istruktura, ito ay mga protina ng transmembrane na may isang domain ng lamad. Bilang isang patakaran, ang mga homodimer, ang mga subunit na kung saan ay naka-link sa pamamagitan ng mga tulay na disulfide.

3. Ionotropic receptors, metabotropic receptors at ang kanilang mga varieties. Mga sistema ng pangalawang mensahero ng pagkilos ng mga metabotropic receptor (cAMP, c GMP, inositol-3-phosphate, diacylglycerol, Ca++ ions).

Ang mga receptor para sa mga neurotransmitter ay matatagpuan sa mga lamad ng mga neuron o mga target na selula (mga selula ng kalamnan o glandula). Ang kanilang lokalisasyon ay maaaring nasa parehong postsynaptic at presynaptic na lamad. Ang mga tinatawag na autoreceptor ay madalas na matatagpuan sa mga presynaptic na lamad, na kumokontrol sa pagpapalabas ng parehong transmitter mula sa presynaptic na pagtatapos. Ngunit mayroon ding mga heteroautoreceptor na kumokontrol din sa pagpapalabas ng isang tagapamagitan, ngunit sa mga receptor na ito ang paglabas ng isang tagapamagitan ay kinokontrol ng isa pang tagapamagitan o neuromodulator.

Karamihan sa mga receptor ay mga membrane-bound oligomeric na protina na nagbubuklod sa isang ligand (neurotransmitter) na may mataas na affinity at mataas na selectivity. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, ang isang kaskad ng mga pagbabago sa intracellular ay na-trigger. Ang mga receptor ay nailalarawan sa pamamagitan ng affinity para sa ligand, numero, saturability at kakayahang mag-dissociate ng receptor-ligand complex. Ang ilang mga receptor ay may mga isoform na naiiba sa kanilang pagkakaugnay para sa ilang mga ligand. Ang mga isoform na ito ay matatagpuan sa parehong tissue.

Ang mga ligand ay mga sangkap na piling nakikipag-ugnayan sa isang ibinigay na receptor. Kung ang isang pharmacological substance ay nag-activate ng isang ibinigay na receptor, ito ay isang agonist para dito, at kung binabawasan nito ang aktibidad nito, ito ay isang antagonist.

Ang pagbubuklod ng isang ligand sa isang receptor ay humahantong sa isang pagbabago sa conformation ng receptor, na maaaring magbubukas ng mga channel ng ion o mag-trigger ng isang kaskad ng mga reaksyon na humahantong sa mga pagbabago sa metabolismo.

Mayroong mga ionotropic at metabotropic receptor.

Mga ionotropic na receptor. Dahil sa pagbuo ng potensyal na postsynaptic, ang kaukulang channel ng ion ay bubukas alinman kaagad sa pagkilos ng tagapamagitan, o sa pamamagitan ng pag-activate ng protina ng G. Sa kasong ito, ang receptor ay bumubuo ng isang ion channel mismo o nauugnay dito. Matapos ang ligand ay nakakabit at ang receptor ay naisaaktibo, ang channel para sa kaukulang ion ay bubukas. Bilang resulta, ang isang potensyal na postsynaptic ay nabuo sa lamad. Ang mga ionotropic receptor ay isang paraan ng mabilis na paghahatid ng signal at pagbuo ng PSP nang hindi binabago ang mga metabolic na proseso sa cell.

Metabotropic receptors. Ito ay isang mas kumplikadong signal transmission pathway. Sa kasong ito, pagkatapos ng pagbubuklod ng ligand sa receptor, ang phosphorylation-dephosphorylation cascade ay isinaaktibo. Nangyayari ito nang direkta o sa pamamagitan ng mga pangalawang mensahero, halimbawa, sa pamamagitan ng tyrosine kinase, o sa pamamagitan ng cAMP, o cGMP, o inositol triphosphate, o diacylglycerol, o sa pamamagitan ng pagtaas ng intracellular calcium, na sa huli ay humahantong sa pag-activate ng mga kinase ng protina. Ang phosphorylation ay kadalasang kinabibilangan ng pag-activate ng cAMP-dependent o diacylglycerol-dependent protein kinases. Ang mga epektong ito ay umuunlad nang mas mabagal at tumatagal.

Ang affinity ng receptor para sa kaukulang neurotransmitter ay maaaring magbago sa parehong paraan tulad ng para sa mga hormone, halimbawa, dahil sa mga allosteric na pagbabago sa receptor o iba pang mga mekanismo. Samakatuwid, ang mga receptor ay tinutukoy na ngayon bilang mga mobile at madaling nababagong istruktura. Bilang bahagi ng lamad, ang mga protina ng receptor ay maaaring makipag-ugnayan sa iba pang mga protina ng lamad (ang tinatawag na internalization ng mga receptor). Ang mga neuromodulators, tulad ng mga neurotransmitter, ay maaaring maka-impluwensya sa bilang at sensitivity ng mga receptor. Ang matagal na presensya ng malalaking halaga ng isang neurotransmitter o neuromodulator ay maaaring mabawasan ang kanilang sensitivity (down-regulation), at ang kakulangan ng mga ligand ay maaaring magpapataas ng kanilang sensitivity (up-regulation).

4. Ion channels, ang kanilang istraktura. Pag-uuri ng mga channel ng ion. Mga channel ng sodium at potassium.

Istraktura at pag-andar ng mga channel ng ion. Ang Na + , K + , Ca 2+ , Cl - ions ay tumagos sa cell at lumabas sa pamamagitan ng mga espesyal na channel na puno ng likido. Ang laki ng mga channel ay medyo maliit (diameter 0.5-0.7 nm). Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang kabuuang lugar ng mga channel ay sumasakop sa isang hindi gaanong mahalagang bahagi ng ibabaw ng lamad ng cell.

Ang pag-andar ng mga channel ng ion ay pinag-aaralan sa iba't ibang paraan. Ang pinakakaraniwan ay ang paraan ng boltahe clamp, o "voltage-clamp" (Fig. 2.2). Ang kakanyahan ng pamamaraan ay, sa tulong ng mga espesyal na elektronikong sistema, ang potensyal ng lamad ay binago at naayos sa isang tiyak na antas sa panahon ng eksperimento. Sa kasong ito, ang magnitude ng ionic current na dumadaloy sa lamad ay sinusukat. Kung ang potensyal na pagkakaiba ay pare-pareho, pagkatapos ay alinsunod sa batas ng Ohm, ang kasalukuyang halaga ay proporsyonal sa kondaktibiti ng mga channel ng ion. Bilang tugon sa sunud-sunod na depolarization, ang ilang mga channel ay bubukas at ang kaukulang mga ion ay pumapasok sa cell kasama ang isang electrochemical gradient, ibig sabihin, isang ion current ay lumitaw na nagde-depolarize sa cell. Ang pagbabagong ito ay nakita ng isang control amplifier at ang isang electric current ay dumaan sa lamad, katumbas ng magnitude ngunit kabaligtaran ng direksyon sa kasalukuyang ion ng lamad. Sa kasong ito, hindi nagbabago ang potensyal na pagkakaiba ng transmembrane. Ang pinagsamang paggamit ng boltahe clamp at mga tiyak na ion channel blocker ay humantong sa pagtuklas ng iba't ibang uri ng mga channel ng ion sa cell membrane.

Sa kasalukuyan, maraming uri ng mga channel para sa iba't ibang mga ion ang na-install (Talahanayan 2.1). Ang ilan sa mga ito ay napaka-espesipiko, habang ang iba, bilang karagdagan sa pangunahing ion, ay maaaring pahintulutan ang iba pang mga ion na dumaan.

Ang pag-aaral ng pag-andar ng mga indibidwal na channel ay posible gamit ang paraan ng lokal na pag-aayos ng potensyal na "path-clamp"; kanin. 2.3, A). Ang isang glass microelectrode (micropipette) ay puno ng saline solution, pinindot laban sa ibabaw ng lamad at isang bahagyang vacuum ay nilikha. Sa kasong ito, ang bahagi ng lamad ay sinipsip sa microelectrode. Kung mayroong isang ion channel sa suction zone, ang aktibidad ng isang solong channel ay naitala. Ang sistema ng pagpapasigla at pag-record ng aktibidad ng channel ay bahagyang naiiba sa sistema ng pag-record ng boltahe.

Talahanayan 2.1. Ang pinakamahalagang ion channel at ion currents ng mga excitable na cell

Uri ng channel	Function		Channel blocker
Potassium (sa pamamahinga)	Pagbuo ng potensyal na makapagpahinga	IK+ (leakage)
Sosa	Aksyon potensyal na henerasyon
Kaltsyum	Pagbuo ng mabagal na potensyal		D-600, verapamil
Potassium (naantalang straightening)	Tinitiyak ang repolarization	IK+ (antala)
Potassium calcium-activated	Limitasyon ng depolarization na dulot ng kasalukuyang Ca 2+

Tandaan. TEA - tetraethylammonium; TTX - tetrodotoxin.

Ang panlabas na bahagi ng kanal ay medyo naa-access para sa pag-aaral; ang pag-aaral sa panloob na bahagi ay nagpapakita ng malaking kahirapan. Si P. G. Kostyuk ay bumuo ng isang paraan ng intracellular dialysis, na ginagawang posible na pag-aralan ang pag-andar ng mga istruktura ng input at output ng mga channel ng ion nang walang paggamit ng mga microelectrodes. Ito ay lumabas na ang bahagi ng ion channel na bukas sa extracellular space ay naiiba sa mga functional na katangian nito mula sa bahagi ng channel na nakaharap sa intracellular na kapaligiran.

Ito ay mga channel ng ion na nagbibigay ng dalawang mahalagang katangian ng lamad: selectivity at conductivity.

Selectivity o pagpili, channel ay ibinibigay ng espesyal na istraktura ng protina nito. Karamihan sa mga channel ay kinokontrol ng elektrikal, iyon ay, ang kanilang kakayahang magsagawa ng mga ion ay nakasalalay sa laki ng potensyal ng lamad. Ang channel ay heterogenous sa mga functional na katangian nito, lalo na tungkol sa mga istruktura ng protina na matatagpuan sa pasukan sa channel at sa labasan nito (ang tinatawag na mga mekanismo ng gate).

5. Ang konsepto ng excitability. Mga parameter ng excitability ng neuromuscular system: threshold ng pangangati (rheobase), kapaki-pakinabang na oras (chronaxy). Ang pag-asa sa lakas ng pangangati sa oras ng pagkilos nito (Goorweg-Weiss curve). Refractoriness.

Excitability- ang kakayahan ng isang cell na tumugon sa pangangati sa pamamagitan ng pagbuo ng isang potensyal na aksyon at isang tiyak na reaksyon.

1) local response phase - bahagyang depolarization ng lamad (pagpasok ng Na + sa cell). Kung maglalapat ka ng isang maliit na pampasigla, ang tugon ay mas malakas.

Ang lokal na depolarisasyon ay ang yugto ng kadakilaan.

2) yugto ng absolute refractoriness - ang pag-aari ng mga excitable tissue na hindi bumubuo ng AP sa ilalim ng anumang lakas ng stimulus

3) yugto ng kamag-anak na refractoriness.

4) mabagal na yugto ng repolarization - pangangati - muli isang malakas na tugon

5) hyperpolarization phase - ang excitability ay mas mababa (subnormal), ang stimulus ay dapat na malaki.

Functional lability- pagtatasa ng tissue excitability sa pamamagitan ng maximum na posibleng bilang ng PD bawat yunit ng oras.

Mga batas sa pagganyak:

1) ang batas ng puwersa - ang lakas ng stimulus ay dapat na threshold o suprathreshold (ang pinakamababang halaga ng puwersa na nagdudulot ng paggulo). Ang mas malakas na stimulus, mas malakas ang paggulo - para lamang sa mga asosasyon ng tissue (nerve trunk, muscle, exception - SMC).

2) ang batas ng oras - ang tagal ng kasalukuyang stimulus ay dapat sapat para sa paglitaw ng paggulo.

Mayroong isang inversely proportional na relasyon sa pagitan ng puwersa at oras sa loob ng mga hangganan sa pagitan ng minimum na oras at minimum na puwersa. Ang pinakamababang puwersa ay rheobase - isang puwersa na nagdudulot ng paggulo at hindi nakadepende sa tagal. Ang pinakamababang oras ay kapaki-pakinabang na oras. Ang Chronaxy ay ang excitability ng isang partikular na tissue; ang oras kung kailan nangyayari ang excitation ay katumbas ng dalawang rheobase.

Kung mas malaki ang puwersa, mas malaki ang tugon hanggang sa isang tiyak na halaga.

Mga salik na lumilikha ng MSP:

1) pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng sodium at potassium

2) iba't ibang pagkamatagusin para sa sodium at potassium

3) pagpapatakbo ng Na-K pump (3 Na + ay tinanggal, 2 K + ay ibinalik).

Ang ugnayan sa pagitan ng lakas ng stimulus at ang tagal ng epekto nito, na kinakailangan para sa paglitaw ng isang minimal na tugon ng isang buhay na istraktura, ay maaaring malinaw na masubaybayan sa tinatawag na force-time curve (Goorweg-Weiss-Lapik curve) .

Mula sa pagsusuri ng kurba ay sumusunod na, gaano man kalaki ang lakas ng pampasigla, kung ang tagal ng impluwensya nito ay hindi sapat, walang magiging tugon (ang punto sa kaliwa ng pataas na sangay ng hyperbola). Ang isang katulad na kababalaghan ay sinusunod na may matagal na pagkakalantad sa subthreshold stimuli. Ang pinakamababang kasalukuyang (o boltahe) na may kakayahang magdulot ng paggulo ay tinatawag na rheobase ng Lapik (ordinate segment OA). Ang pinakamaikling yugto ng panahon kung saan ang isang kasalukuyang katumbas ng lakas sa dalawang beses ang rheobase ay nagdudulot ng paggulo sa tissue ay tinatawag na chronaxy (abscissa segment OF), na isang indicator ng threshold na tagal ng pangangati. Ang Chronaxy ay sinusukat sa δ (thousandths ng isang segundo). Ang magnitude ng chronaxy ay maaaring gamitin upang hatulan ang rate kung saan nagaganap ang paggulo sa tissue: mas maliit ang chronaxy, mas mabilis na nagaganap ang paggulo. Ang chronaxy ng nerve at muscle fibers ng tao ay katumbas ng thousandths at ten-thousandths ng isang segundo, at ang chronaxy ng tinatawag na slow tissues, halimbawa, ang muscle fibers ng tiyan ng palaka, ay hundredths of a second.

Ang pagpapasiya ng chronaxy ng excitable tissues ay naging laganap hindi lamang sa eksperimento, kundi pati na rin sa sports physiology at sa klinika. Sa partikular, sa pamamagitan ng pagsukat ng chronaxy ng kalamnan, matutukoy ng isang neurologist ang pagkakaroon ng pinsala sa motor nerve. Dapat pansinin na ang stimulus ay maaaring medyo malakas, may tagal ng threshold, ngunit isang mababang rate ng pagtaas ng oras sa halaga ng threshold; sa kasong ito, hindi nangyayari ang paggulo. Ang pag-aangkop ng excitable tissue sa dahan-dahang pagtaas ng stimulus ay tinatawag na akomodasyon. Ang tirahan ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng pagtaas ng lakas ng pampasigla, ang mga aktibong pagbabago ay may oras na umunlad sa tisyu, pinatataas ang threshold ng pangangati at pinipigilan ang pagbuo ng paggulo. Kaya, ang rate ng pagtaas ng stimulation sa paglipas ng panahon, o ang gradient ng stimulation, ay mahalaga para sa paglitaw ng excitation.

Batas ng gradient ng pangangati. Ang reaksyon ng isang buhay na pormasyon sa isang stimulus ay nakasalalay sa gradient ng stimulation, ibig sabihin, sa pagkamadalian o pagiging matarik ng pagtaas ng stimulus sa paglipas ng panahon: mas mataas ang gradient ng stimulation, mas malakas (hanggang sa ilang mga limitasyon) ang tugon ng ang nakakatuwang pormasyon.

Dahil dito, ang mga batas ng pagpapasigla ay sumasalamin sa kumplikadong ugnayan sa pagitan ng pampasigla at ng nasasabik na istraktura sa panahon ng kanilang pakikipag-ugnayan. Para mangyari ang excitation, ang stimulus ay dapat may threshold strength, may threshold duration, at may partikular na rate ng pagtaas sa paglipas ng panahon.

6. Mga Ion pump (ATPases):K+- Na+-evaya,Ca2+-eva (plasmolemma at sarcoplasmic reticulum),H+- K+-tagapagpalit.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang mga biological membrane ay naglalaman ng mga ion pump na nagpapatakbo gamit ang libreng enerhiya ng ATP hydrolysis - mga espesyal na sistema ng mga integral na protina (transport ATPases).

Sa kasalukuyan, tatlong uri ng electrogenic ion pump ang kilala na aktibong nagdadala ng mga ion sa pamamagitan ng lamad (Larawan 13).

Ang paglipat ng mga ion sa pamamagitan ng transportasyon ATPase ay nangyayari dahil sa pagsasama ng mga proseso ng paglilipat na may mga reaksiyong kemikal, dahil sa enerhiya ng metabolismo ng cell.

Kapag gumagana ang K+-Na+-ATPase, dalawang potassium ions ang inililipat sa cell dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng bawat molekula ng ATP at tatlong sodium ions ang sabay-sabay na ibinubo palabas ng cell. Lumilikha ito ng mas mataas na konsentrasyon ng mga potassium ions sa cell kumpara sa intercellular na kapaligiran at isang nabawasan na konsentrasyon ng sodium, na may malaking kahalagahan sa physiological.

Mga palatandaan ng isang "biopump":

1. Paggalaw laban sa electrochemical potential gradient.

2. ang daloy ng bagay ay nauugnay sa hydrolysis ng ATP (o iba pang mapagkukunan ng enerhiya).

3. kawalaan ng simetrya ng sasakyang pang-transportasyon.

4. Ang pump in vitro ay may kakayahang mag-hydrolyze ng ATP lamang sa presensya ng mga ion na dinadala nito sa vivo.

5. Kapag ang pump ay naka-embed sa isang artipisyal na kapaligiran, ito ay maaaring mapanatili ang selectivity.

Ang molekular na mekanismo ng pagpapatakbo ng mga ion ATPases ay hindi lubos na nauunawaan. Gayunpaman, ang mga pangunahing yugto ng kumplikadong proseso ng enzymatic na ito ay maaaring masubaybayan. Sa kaso ng K+-Na+-ATPase, mayroong pitong yugto ng paglilipat ng ion na nauugnay sa ATP hydrolysis.

Ipinapakita ng diagram na ang mga pangunahing yugto ng enzyme ay:

1) pagbuo ng isang enzyme complex na may ATP sa panloob na ibabaw ng lamad (ang reaksyong ito ay isinaaktibo ng mga magnesium ions);

2) pagbubuklod ng tatlong sodium ions ng complex;

3) phosphorylation ng enzyme na may pagbuo ng adenosine diphosphate;

4) rebolusyon (flip-flop) ng enzyme sa loob ng lamad;

5) ang reaksyon ng ion exchange ng sodium sa potassium, na nagaganap sa panlabas na ibabaw ng lamad;

6) reverse revolution ng enzyme complex na may paglipat ng mga potassium ions sa cell;

7) pagbabalik ng enzyme sa orihinal nitong estado na may paglabas ng mga potassium ions at inorganic phosphate (P).

Kaya, sa panahon ng isang kumpletong cycle, tatlong sodium ions ang inilabas mula sa cell, ang cytoplasm ay pinayaman ng dalawang potassium ions, at ang hydrolysis ng isang ATP molecule ay nangyayari.

7. Membrane potensyal, magnitude at pinagmulan.

Maraming mga teorya ang iminungkahi upang ipaliwanag ang pinagmulan ng mga biopotential. Ang teorya ng lamad na iminungkahi ng Aleman na mananaliksik na si Bernstein (1902, 1912) ay lubos na napatunayan sa eksperimento. Sa modernong panahon, ang teoryang ito ay binago at eksperimento na binuo ni Hodgkin, Huxley, Katz (1949-1952).

Ito ay itinatag na ang batayan ng bioelectric phenomena ay ang hindi pantay na pamamahagi (asymmetry) ng mga ions sa cytoplasm ng cell at ang kapaligiran nito. Kaya, ang protoplasm ng nerve at muscle cells ay naglalaman ng 30-50 beses na mas maraming potassium ions, 8-10 beses na mas kaunting sodium ions at 50 beses na mas mababa ang chlorine ions kaysa sa extracellular fluid. Bilang karagdagan, ang cell cytoplasm ay naglalaman ng mga organikong anion (malaking molekular na compound na nagdadala ng negatibong singil), na wala sa extracellular na kapaligiran.

Ang mga tagapagtaguyod ng teorya ng lamad ay naniniwala na ang pangunahing dahilan para sa kawalaan ng simetrya ng ion ay ang pagkakaroon ng isang lamad ng cell na may mga tiyak na katangian.

Ang cell membrane ay isang siksik na layer ng cytoplasm, ang kapal nito ay humigit-kumulang 10 nm (100 A). Ang paggamit ng mga electron microscopic na pamamaraan ng pananaliksik ay naging posible upang matukoy ang pinong istraktura ng lamad (Larawan 55). Ang lamad ng cell ay binubuo ng isang dobleng layer ng mga molekula ng phospholipid, na natatakpan sa loob ng isang layer ng mga molekula ng protina, at sa labas na may isang layer ng kumplikadong mga molekula ng karbohidrat - mucopolysaccharides. Ang lamad ay may mga espesyal na channel - "pores", kung saan ang tubig at mga ion ay tumagos sa cell. Ipinapalagay na mayroong mga espesyal na channel para sa bawat ion. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pagkamatagusin ng lamad para sa ilang mga ions ay depende sa laki ng mga pores at ang diameters ng mga ions mismo.

Sa isang estado ng kamag-anak na physiological rest, ang lamad ay nadagdagan ang pagkamatagusin sa potassium ions, habang ang pagkamatagusin nito sa sodium ions ay nabawasan nang husto.

Kaya, ang mga katangian ng pagkamatagusin ng lamad ng cell, pati na rin ang laki ng mga ion mismo, ay isa sa mga dahilan na tinitiyak ang kawalaan ng simetrya ng pamamahagi ng mga ions sa magkabilang panig ng lamad ng cell. Ang Ionic asymmetry ay isa sa mga pangunahing sanhi ng potensyal ng pagpapahinga, na ang nangungunang papel na ginagampanan ng hindi pantay na pamamahagi ng mga potassium ions.

Nagsagawa si Hodgkin ng mga klasikal na eksperimento sa higanteng squid nerve fiber. Ang konsentrasyon ng mga potassium ions sa loob ng hibla at sa nakapalibot na likido ay napantayan - nawala ang potensyal na pahinga. Kung ang hibla ay napuno ng isang artipisyal na solusyon sa asin, na katulad ng komposisyon sa intracellular fluid, ang isang potensyal na pagkakaiba ay itinatag sa pagitan ng panloob at panlabas na mga gilid ng lamad, humigit-kumulang katumbas ng potensyal na pahinga ng isang normal na hibla (50-80 mV).

Ang mekanismo kung saan nangyayari ang isang potensyal na aksyon ay mas kumplikado. Ang pangunahing papel sa paglitaw ng mga alon ng pagkilos ay kabilang sa mga sodium ions. Kapag nalantad sa isang stimulus ng threshold strength, ang permeability ng cell membrane para sa sodium ions ay tumataas ng 500 beses at lumalampas sa permeability para sa potassium ions ng 10-20 beses. Sa bagay na ito, ang sodium ay dumadaloy sa cell na parang avalanche, na humahantong sa muling pagkarga ng cell membrane. Ang panlabas na ibabaw ay sisingilin nang negatibong may kaugnayan sa panloob. Ang depolarization ng lamad ng cell ay nangyayari, na sinamahan ng isang pagbabalik sa potensyal ng lamad. Ang potensyal na pagbabalik ng lamad ay tumutukoy sa bilang ng mga millivolts (mV) kung saan ang potensyal ng pagkilos ay lumampas sa potensyal na pahinga. Ang pagpapanumbalik ng paunang antas ng potensyal ng lamad (repolarization) ay isinasagawa dahil sa isang matalim na pagbaba sa sodium permeability (inactivation) at ang aktibong paglipat ng mga sodium ions mula sa cell cytoplasm patungo sa kapaligiran.

Ang katibayan para sa potensyal na hypothesis ng sodium action ay nakuha din ni Hodgkin. Sa katunayan, kung ang potensyal ng pagkilos ay likas na sodium, kung gayon sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng konsentrasyon ng mga sodium ions, ang magnitude ng potensyal ng pagkilos ay maaaring mabago. Ito ay lumabas na kapag pinapalitan ang 2/3 ng tubig sa dagat, na siyang normal na kapaligiran para sa higanteng pusit axon, na may isotonic dextrose solution, ibig sabihin, kapag ang konsentrasyon ng sodium sa kapaligiran ay nagbabago ng 2/3, ang potensyal ng pagkilos ay nabawasan. sa kalahati.

Kaya, ang paglitaw ng mga biopotential ay isang function ng isang biological membrane na may selective permeability. Ang magnitude ng resting potential at action potential ay tinutukoy ng ionic asymmetry sa cell-environment system.

8. Electrical phenomena sa nervous at muscle tissues sa panahon ng excitement. Potensyal ng pagkilos, ang laki nito, mga yugto at tagal. Ang ugnayan sa pagitan ng mga yugto ng potensyal na pagkilos at mga yugto ng excitability.

Naipakita na namin sa itaas na ang paggulo sa mga fibers ng nerve at kalamnan ay isinasagawa gamit ang mga electrical impulses na nagpapalaganap sa ibabaw ng lamad. Ang paglipat ng paggulo mula sa nerve patungo sa kalamnan ay batay sa ibang mekanismo. Isinasagawa ito bilang isang resulta ng pagpapakawala ng mga nerve endings ng mga highly active chemical compound - mga tagapamagitan ng nerve impulse. Sa skeletal muscle synapses, ang naturang transmitter ay acetylcholine (ACh).

Mayroong tatlong pangunahing elemento ng istruktura sa neuromuscular synapse - presynaptic membrane sa nerbiyos postsynaptic lamad sa kalamnan, sa pagitan nila - synaptic cleft . Ang hugis ng synapse ay maaaring iba-iba. Sa pamamahinga, ang ACh ay nakapaloob sa tinatawag na synaptic vesicles sa loob ng end plate ng nerve fiber. Ang cytoplasm ng fiber na may mga synaptic vesicles na lumulutang dito ay pinaghihiwalay mula sa synaptic cleft ng presynaptic membrane. Kapag ang presynaptic membrane ay depolarized, ang singil at pagkamatagusin nito ay nagbabago, ang mga vesicle ay lumalapit sa lamad at ibuhos sa synaptic cleft, ang lapad nito ay umabot sa 200-1000 angstrom. Nagsisimulang kumalat ang transmitter sa pamamagitan ng puwang sa postsynaptic membrane.

Ang postsynaptic membrane ay hindi electrogenic, ngunit lubos na sensitibo sa transmitter dahil sa pagkakaroon ng tinatawag na cholinergic receptors - mga biochemical group na maaaring piliing tumugon sa ACh. Ang huli ay umabot sa postsynaptic membrane sa 0.2-0.5 ms. (tinatawag na "synaptic delay") at, ang pakikipag-ugnayan sa mga cholinergic receptor, ay nagdudulot ng pagbabago sa permeability ng lamad para sa Na, na humahantong sa depolarization ng postsynaptic membrane at ang pagbuo ng isang depolarization wave dito, na tinatawag na Excitatory postsynaptic potensyal, (EPSP), ang halaga nito ay lumampas sa Ec ng kalapit, electrogenic na mga lugar ng lamad ng fiber ng kalamnan. Bilang isang resulta, ang isang potensyal na aksyon (AP) ay lumitaw sa kanila, na kumakalat sa buong ibabaw ng fiber ng kalamnan, pagkatapos ay nagiging sanhi ng pag-urong nito, na nagsisimula sa tinatawag na proseso. electromechanical coupling (Capling). Gumagana ang transmitter sa synaptic cleft at sa postsynaptic membrane sa napakaikling panahon, dahil sinisira ito ng enzyme cholinesterase, na naghahanda sa synapse para makatanggap ng bagong bahagi ng transmitter. Ipinakita rin na ang bahagi ng hindi na-react na ACh ay maaaring bumalik sa nerve fiber.

Sa napakadalas na mga ritmo ng pagpapasigla, ang mga potensyal na postsynaptic ay maaaring summed up, dahil ang cholinesterase ay walang oras upang ganap na masira ang ACh na inilabas sa mga nerve endings. Bilang resulta ng pagbubuod na ito, ang postsynaptic membrane ay lalong nagiging depolarized. Sa kasong ito, ang mga kalapit na electrogenic na lugar ng fiber ng kalamnan ay pumapasok sa isang estado ng depresyon na katulad ng nabubuo sa panahon ng matagal na pagkilos ng isang direktang kasalukuyang cathode. (Verigo cathodic depression).

Ang paggulo sa isang tisyu ay ipinahayag sa hitsura ng isang function na tiyak dito (pagpadaloy ng paggulo sa pamamagitan ng nervous tissue, pag-urong ng kalamnan, pagtatago ng glandula) at hindi tiyak na mga reaksyon (generation ng isang potensyal na aksyon, mga pagbabago sa metabolic).

Ang action current (PD at ECP) ​​​​ay isang electrical current na nangyayari sa nerve, muscle at ilang cell ng halaman sa pagitan ng kanilang excited at kalapit na mga resting area. Sanhi ng mga pagbabago sa membrane ionic permeability at potensyal na nabubuo sa excited na lugar. May mahalagang papel sa pagpapalaganap ng potensyal na pagkilos sa kahabaan ng cell (hibla). Ang isang potensyal na aksyon ay isang pagbabago sa potensyal ng lamad na nangyayari sa tissue sa ilalim ng pagkilos ng isang threshold at suprathreshold na stimulus, na sinamahan ng recharging ng cell membrane.

Kapag nalantad sa isang threshold o suprathreshold stimulus, ang permeability ng cell membrane para sa mga ion ay nagbabago sa iba't ibang antas. Para sa Na ions ito ay tumataas ng 400-500 beses, at ang gradient ay mabilis na tumataas, para sa K ions - sa pamamagitan ng 10-15 beses, at ang gradient ay dahan-dahang umuunlad. Bilang isang resulta, ang mga Na ion ay lumipat sa cell, ang mga K ion ay lumalabas sa cell, na humahantong sa muling pagkarga ng lamad ng cell. Ang panlabas na ibabaw ng lamad ay may negatibong singil, habang ang panloob na ibabaw ay may positibong singil. Ang mga tumpak na sukat ay nagpakita na ang amplitude ng potensyal ng pagkilos ay 30-50 mV na mas mataas kaysa sa potensyal ng pahinga.

Mga yugto ng PD. Ang PD ay binubuo ng 2 yugto:

1. Depolarization phase. Tumutugma sa mabilis na pagbabago sa potensyal ng lamad (depolarization ng lamad) na humigit-kumulang 110 mV. Ang potensyal ng lamad ay nagbabago mula sa isang antas ng pahinga (mga -70 mV) patungo sa isang halaga na malapit sa potensyal na equilibrium - ang potensyal kung saan ang papasok na kasalukuyang tumatagal sa isang zero na halaga (ENa + (mga 40 mV)).

2. Repolarization phase. Ang potensyal ng lamad ay muling umabot sa antas ng pahinga (ang lamad ay repolarized), pagkatapos kung saan ang hyperpolarization ay nangyayari sa isang halaga na humigit-kumulang 10 mV na mas mababa (mas negatibo) kaysa sa potensyal ng pahinga, i.e. humigit-kumulang -80 mV.

Ang tagal ng potensyal na pagkilos sa nerve at skeletal muscle fibers ay nag-iiba mula 0.1 hanggang 5 ms, at ang repolarization phase ay palaging mas mahaba kaysa sa depolarization phase.

Ang ugnayan sa pagitan ng mga yugto ng potensyal ng pagkilos at excitability. Ang antas ng cell excitability ay depende sa AP phase. Sa yugto ng lokal na pagtugon, tumataas ang excitability. Ang yugtong ito ng excitability ay tinatawag na latent addition. Sa yugto ng repolarization ng AP, kapag ang lahat ng mga channel ng sodium ay bumukas at ang mga sodium ions ay sumugod sa cell tulad ng isang avalanche, walang stimulus, kahit na isang napakalakas, ang maaaring pasiglahin ang prosesong ito. Samakatuwid, ang yugto ng depolarization ay tumutugma sa yugto ng ganap na refractoriness. Sa panahon ng repolarization phase, ang pagtaas ng bahagi ng mga channel ng sodium ay nagsasara. Gayunpaman, maaari silang magbukas muli sa ilalim ng impluwensya ng isang suprathreshold stimulus. Ito ay tumutugma sa yugto ng kamag-anak na refractoriness. Sa panahon ng trace depolarization, ang MP ay nasa kritikal na antas, kaya kahit na ang subthreshold stimuli ay maaaring magdulot ng cell excitation. Dahil dito, sa sandaling ito ay nadagdagan ang kanyang excitability. Ang yugtong ito ay tinatawag na supernormal excitability phase. Sa sandali ng trace hyperpolarization, ang MP ay mas mataas kaysa sa paunang antas. Siya ay nasa isang yugto ng subnormal excitability.

9. Ang istraktura ng mga kalamnan ng kalansay at ang kanilang innervation. Unit ng motor. Physiological properties ng mga kalamnan, ang kanilang mga katangian sa isang bagong panganak.

Morpho-functional na pag-uuri ng mga kalamnan:

1. Cross-striped

a) skeletal - multinucleated na mga cell, cross-striated, ang nuclei ay mas malapit sa sarcolemma. Timbang 40%.

b) cardiac - cross-striated, mononuclear cells, ang nucleus sa gitna. Timbang 0.5%.

2. Makinis - mononuclear cells, walang transverse striations. Bahagi sila ng iba pang mga organo. Kabuuang timbang 5-10%.

Pangkalahatang katangian ng mga kalamnan.

1) Excitability. PP = - 90mV. AP amplitude = 120 mV - pagbabalik ng sign +30 mV.

2) Conductivity - ang kakayahang magsagawa ng PD sa buong cell membrane (3-5 m/s). Nagbibigay ng paghahatid ng PD sa T-tubules at mula sa kanila sa L-tubules na naglalabas ng calcium.

3) Contractility - ang kakayahang paikliin o bumuo ng tensyon kapag nasasabik.

4) Elasticity - ang kakayahang bumalik sa orihinal na haba nito.

Mga function ng skeletal muscles:

1. Paggalaw ng katawan sa kalawakan

2. Paggalaw ng mga bahagi ng katawan na may kaugnayan sa isa't isa

3. Pagpapanatili ng postura

4. Pagbuo ng init

5. Paggalaw ng dugo at lymph (dynamic na gawain)

6. Pakikilahok sa bentilasyon

7. Proteksyon ng mga panloob na organo

8. Anti-stress factor

Mga antas ng organisasyon ng kalamnan ng kalansay:

Ang buong kalamnan ay napapalibutan ng epimysium at nilalapitan ng mga daluyan ng dugo at nerbiyos. Ang mga indibidwal na bundle ng kalamnan ay natatakpan ng perimysium. Isang bundle ng mga cell (muscle fiber o symplast) - natatakpan ng endomysium. Ang cell ay naglalaman ng myofibrils mula sa myofilaments, ang pangunahing protina - actin, myosin, tropomyosin, troponin, calcium ATPase, creatine phosphokinase, structural proteins.

Sa isang kalamnan, ang mga yunit ng motor (motor, mga yunit ng neuromotor) ay nakikilala - ito ay isang functional na asosasyon ng isang motor neuron, ang axon at mga fibers ng kalamnan na innervated ng axon na ito. Ang mga fibers ng kalamnan na ito ay maaaring matatagpuan sa iba't ibang bahagi (mga bundle) ng kalamnan.

Ang motor unit (MU) ay ang functional unit ng skeletal muscle. Kasama sa ME ang isang motor neuron at ang grupo ng mga fibers ng kalamnan na innervated nito.

Mga uri ng fibers ng kalamnan:

1) mabagal na phasic fibers ng uri ng oxidative

2) mabilis na phasic fibers ng oxidative type (type 2a)

3) mabilis na phasic fibers ng glycolytic type (type 2b)

4) tonic fibers

Mga mekanismo ng pag-urong ng kalamnan.

A) nag-iisang hibla ng kalamnan

B) buong kalamnan

Ang skeletal muscle ay may mga sumusunod na mahahalagang katangian:

1) excitability - ang kakayahang tumugon sa isang stimulus sa pamamagitan ng pagbabago ng ionic conductivity at potensyal ng lamad. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang irritant na ito ay ang neurotransmitter acetylcholine.

2) kondaktibiti - ang kakayahang magsagawa ng potensyal na pagkilos kasama at malalim sa fiber ng kalamnan kasama ang T-system;

3) contractility - ang kakayahang paikliin o bumuo ng tensyon kapag nasasabik;

4) elasticity - ang kakayahang bumuo ng pag-igting kapag nakaunat.

10. Mga mode ng pag-urong ng kalamnan: isotonic at isometric. Ganap na lakas ng kalamnan. Mga pagbabago na nauugnay sa edad sa lakas ng kalamnan.

Ang contractility ng isang skeletal muscle ay nailalarawan sa pamamagitan ng puwersa ng contraction na nabubuo ng kalamnan (karaniwang sinusuri pangkalahatang lakas na maaaring bumuo ng isang kalamnan, at ganap, ibig sabihin, ang puwersa sa bawat 1 cm 2 ng cross section). haba ng pagpapaikli, antas ng pag-igting ng fiber ng kalamnan, rate ng pagpapaikli at pag-unlad ng pag-igting, rate ng pagpapahinga. Dahil ang mga parameter na ito ay higit na tinutukoy ng paunang haba ng mga fibers ng kalamnan at ang pagkarga sa kalamnan, ang mga pag-aaral ng contractility ng kalamnan ay isinasagawa sa iba't ibang mga mode.

Ang pangangati ng kalamnan fiber sa pamamagitan ng isang solong threshold o supra-threshold stimulus ay humahantong sa paglitaw ng isang solong contraction, na binubuo ng ilang mga panahon (Fig. 2.23). Ang una, ang nakatagong panahon, ay ang kabuuan ng mga pagkaantala ng oras na sanhi ng paggulo ng lamad ng fiber ng kalamnan, ang pagpapalaganap ng PD sa pamamagitan ng T-system sa hibla, ang pagbuo ng inositol triphosphate, isang pagtaas sa konsentrasyon ng intracellular calcium at pag-activate ng mga cross bridge. Para sa frog sartorius muscle, ang latency period ay humigit-kumulang 2 ms.

Ang pangalawa ay ang panahon ng pagpapaikli, o pag-unlad ng pag-igting. Sa kaso ng libreng pagpapaikli ng fiber ng kalamnan na pinag-uusapan natin isotonic contraction mode, kung saan ang pag-igting ay halos hindi nagbabago, at ang haba lamang ng fiber ng kalamnan ay nagbabago. Kung ang hibla ng kalamnan ay naayos sa magkabilang panig at hindi maaaring malayang paikliin, kung gayon ito ay sinasabing isometric contraction mode Sa mahigpit na pagsasalita, sa mode na ito ng pag-urong, ang haba ng fiber ng kalamnan ay hindi nagbabago, habang ang laki ng mga sarcomeres ay nagbabago dahil sa pag-slide ng actin at myosin filament na nauugnay sa bawat isa. Sa kasong ito, ang nagreresultang pag-igting ay inililipat sa mga nababanat na elemento na matatagpuan sa loob ng hibla. Ang mga cross-bridge ng myosin filament, actin filament, Z-plates, longitudinally located sarcoplasmic reticulum at ang sarcolemma ng muscle fibers ay may nababanat na katangian.

Sa mga eksperimento sa isang nakahiwalay na kalamnan, ang pag-uunat ng mga elemento ng nag-uugnay na tissue ng kalamnan at mga tendon ay ipinahayag, kung saan ang pag-igting na binuo ng mga transverse na tulay ay ipinadala.

Sa katawan ng tao, ang isotonic o isometric contraction ay hindi nangyayari sa nakahiwalay na anyo. Bilang isang patakaran, ang pag-unlad ng pag-igting ay sinamahan ng isang pagpapaikli ng haba ng kalamnan - pag-urong ng auxotonic mode

Ang pangatlo ay isang panahon ng pagpapahinga, kapag bumababa ang konsentrasyon ng mga Ca 2+ ions at ang mga ulo ng myosin ay nadiskonekta mula sa mga filament ng actin.

Ito ay pinaniniwalaan na para sa isang solong hibla ng kalamnan ang pag-igting na binuo ng anumang sarcomere ay katumbas ng pag-igting sa anumang iba pang sarcomere. Dahil ang mga sarcomere ay konektado sa serye, ang rate kung saan ang isang kalamnan fiber ay nagkontrata ay proporsyonal sa bilang ng mga sarcomere nito. Kaya, sa panahon ng isang pag-urong, ang rate ng pagpapaikli ng isang mahabang hibla ng kalamnan ay mas mataas kaysa sa isang mas maikli. Ang dami ng puwersa na binuo ng isang fiber ng kalamnan ay proporsyonal sa bilang ng myofibrils sa fiber. Sa panahon ng pagsasanay sa kalamnan, ang bilang ng myofibrils ay tumataas, na siyang morphological substrate para sa pagtaas ng puwersa ng pag-urong ng kalamnan. Kasabay nito, ang bilang ng mitochondria ay tumataas, na nagdaragdag ng tibay ng fiber ng kalamnan sa panahon ng pisikal na aktibidad.

Sa isang nakahiwalay na kalamnan, ang magnitude at bilis ng isang pag-urong ay tinutukoy ng isang bilang ng mga karagdagang kadahilanan. Ang magnitude ng isang pag-urong ay pangunahing matutukoy ng bilang ng mga yunit ng motor na kasangkot sa pag-urong. Dahil ang mga kalamnan ay binubuo ng mga fibers ng kalamnan na may iba't ibang antas ng excitability, mayroong isang tiyak na kaugnayan sa pagitan ng magnitude ng stimulus at ang tugon. Ang pagtaas ng puwersa ng contraction ay posible hanggang sa isang tiyak na limitasyon, pagkatapos nito ay nananatiling hindi nagbabago ang contraction amplitude habang tumataas ang stimulus amplitude. Sa kasong ito, ang lahat ng mga fibers ng kalamnan na bumubuo sa kalamnan ay nakikibahagi sa pag-urong.

Ang kahalagahan ng pakikilahok ng lahat ng mga fibers ng kalamnan sa pag-urong ay ipinapakita kapag pinag-aaralan ang pag-asa ng bilis ng pagpapaikli sa magnitude ng pagkarga.

Kapag ang pangalawang pampasigla ay inilapat sa panahon ng pag-ikli o pag-unlad ng pag-igting ng kalamnan, ang pagsasama-sama ng dalawang magkakasunod na pag-ikli ay nangyayari at ang nagresultang tugon sa amplitude ay nagiging makabuluhang mas mataas kaysa sa isang solong pampasigla; Kung ang hibla ng kalamnan o kalamnan ay pinasigla sa ganoong dalas na ang paulit-ulit na stimuli ay magaganap sa panahon ng pag-ikli o pag-unlad ng pag-igting, kung gayon ang isang kumpletong kabuuan ng mga solong pag-ikli ay nangyayari at bubuo. makinis na tetanus (Larawan 2.25, B). Ang Tetanus ay isang malakas at matagal na pag-urong ng kalamnan. Ito ay pinaniniwalaan na ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay batay sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng kaltsyum sa loob ng cell, na nagpapahintulot sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng actin at myosin at ang pagbuo ng puwersa ng kalamnan sa pamamagitan ng mga cross bridge na maganap para sa isang sapat na mahabang panahon. Kapag ang dalas ng pagpapasigla ay nabawasan, posible na ang isang paulit-ulit na pampasigla ay inilapat sa panahon ng pagpapahinga. Sa kasong ito, ang pagbubuo ng mga contraction ng kalamnan ay magaganap din, ngunit ang isang katangian na pagbawi sa curve ng contraction ng kalamnan ay masusunod (Larawan 2.25, D) - hindi kumpletong pagbubuod, o may ngipin na tetanus.

Sa tetanus, ang kabuuan ng mga contraction ng kalamnan ay nangyayari, habang ang potensyal na pagkilos ng mga fibers ng kalamnan ay hindi summed up.

Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang mga solong contraction ng mga skeletal muscle ay hindi nangyayari. Ang pagdaragdag ay nangyayari, o superposisyon, mga pagdadaglat ng mga indibidwal na yunit ng neuromotor. Sa kasong ito, ang puwersa ng pag-urong ay maaaring tumaas kapwa dahil sa isang pagbabago sa bilang ng mga yunit ng motor na kasangkot sa pag-urong, at dahil sa isang pagbabago sa dalas ng mga impulses ng mga neuron ng motor. Kung ang dalas ng salpok ay tumaas, ang isang kabuuan ng mga contraction ng mga indibidwal na yunit ng motor ay masusunod.

Ang isa sa mga dahilan para sa pagtaas ng puwersa ng pag-urong sa mga natural na kondisyon ay ang dalas ng mga impulses na nabuo ng mga neuron ng motor. Ang pangalawang dahilan para dito ay isang pagtaas sa bilang ng mga nasasabik na mga neuron ng motor at pag-synchronize ng dalas ng kanilang paggulo. Ang isang pagtaas sa bilang ng mga motor neuron ay tumutugma sa isang pagtaas sa bilang ng mga yunit ng motor na kasangkot sa pag-urong, at ang isang pagtaas sa antas ng pag-synchronize ng kanilang paggulo ay nag-aambag sa isang pagtaas sa amplitude sa panahon ng superposition ng maximum na contraction na binuo ng bawat isa. magkahiwalay na unit ng motor.

Ang puwersa ng pag-urong ng isang nakahiwalay na kalamnan ng kalansay, ang iba pang mga bagay ay pantay, ay nakasalalay sa paunang haba ng kalamnan. Ang katamtamang pag-uunat ng isang kalamnan ay humahantong sa katotohanan na ang puwersa na nabubuo nito ay tumataas kumpara sa puwersa na binuo ng isang hindi nakaunat na kalamnan. Mayroong isang kabuuan ng passive tension, sanhi ng pagkakaroon ng nababanat na mga bahagi ng kalamnan, at aktibong pag-urong. Ang maximum contractile force ay nakakamit kapag ang sarcomere size ay 2-2.2 µm (Fig. 2.26). Ang pagtaas sa haba ng sarcomere ay humahantong sa isang pagbawas sa puwersa ng pag-urong, dahil ang lugar ng magkasanib na bahagi ng actin at myosin filament ay bumababa. Sa haba ng sarcomere na 2.9 µm, ang kalamnan ay maaaring bumuo ng puwersa na katumbas lamang ng 50% ng maximum na posible.

Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang puwersa ng pag-urong ng mga kalamnan ng kalansay kapag nakaunat, halimbawa sa panahon ng masahe, ay tumataas dahil sa gawain ng gamma efferents.

Ang ganap na lakas ng kalamnan ay ang ratio ng maximum na lakas ng kalamnan sa physiological diameter nito, i.e. ang pinakamataas na load na maaaring iangat ng isang kalamnan na hinati sa kabuuang lugar ng lahat ng mga fibers ng kalamnan. Ang puwersa ng pag-urong ay hindi nananatiling pare-pareho sa buong buhay. Bilang resulta ng matagal na aktibidad, bumababa ang pagganap ng mga kalamnan ng kalansay. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na pagkapagod. Kasabay nito, ang puwersa ng pag-urong ay bumababa, ang nakatagong panahon ng pag-urong at ang panahon ng pagpapahinga ay tumaas.

11. Single muscle contraction, ang mga phase nito. Mga yugto ng mga pagbabago sa excitability ng kalamnan. Mga tampok ng isang solong pag-urong sa mga bagong silang.

Ang pagpapasigla ng isang kalamnan o ang motor nerve na nagpapapasok dito sa isang solong stimulus ay nagdudulot ng isang pag-urong ng kalamnan. Tinutukoy nito ang dalawang pangunahing yugto: ang yugto ng pag-urong at ang yugto ng pagpapahinga. Ang pag-urong ng hibla ng kalamnan ay nagsisimula na sa panahon ng pataas na sangay ng potensyal na pagkilos. Ang tagal ng contraction sa bawat punto ng muscle fiber ay sampu-sampung beses na mas mahaba kaysa sa tagal ng AP. Samakatuwid, darating ang isang sandali kapag ang AP ay dumaan sa buong hibla at natapos, ngunit ang alon ng pag-urong ay nilamon ang buong hibla at ito ay patuloy na pinaikli. Ito ay tumutugma sa sandali ng maximum na pagpapaikli o pag-igting ng fiber ng kalamnan.

Ang pag-urong ng bawat indibidwal na hibla ng kalamnan sa panahon ng solong pag-ikli ay sumusunod sa batas " lahat o wala". Nangangahulugan ito na ang contraction na nangyayari sa parehong threshold at superthreshold stimulation ay may pinakamataas na amplitude. Ang magnitude ng isang solong contraction ng buong kalamnan ay nakasalalay sa lakas ng stimulation. Sa threshold stimulation, ang contraction nito ay halos hindi napapansin, ngunit sa ang pagtaas ng lakas ng pagpapasigla ay tumataas ito, hanggang sa umabot sa isang tiyak na taas, pagkatapos nito ay nananatiling hindi nagbabago (maximum contraction) Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang excitability ng mga indibidwal na fibers ng kalamnan ay hindi pareho, at samakatuwid bahagi lamang ng mga ito ang nasasabik. na may mahinang stimulation. Sa maximum contraction, lahat sila ay excited. Ang bilis ng muscle contraction wave ay pareho sa bilis ng propagation ng action force. Sa biceps brachii muscle ito ay 3.5-5.0 m/sec.

Single contraction - pagbabawas ng isang stimulus. Ito ay nahahati sa isang latent period, isang contraction phase at isang relaxation phase. Sa sandali ng latent period, nangyayari ang refractory phase. Ngunit nasa simula na ng yugto ng pagpapaikli ito ay naibalik.

12. Pagsusuma ng mga contraction ng kalamnan. Tetanic contraction.

Kung sa isang eksperimento, ang dalawang malakas na solong pagpapasigla ay kumikilos sa iisang hibla ng kalamnan o ang buong kalamnan nang sunud-sunod, ang magreresultang pag-urong ay magkakaroon ng mas malaking amplitude kaysa sa pinakamataas na solong pag-urong. Ang mga epekto ng contractile na dulot ng una at pangalawang pagpapasigla ay tila nagdaragdag. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na summation of contractions. Upang maganap ang pagbubuo, kinakailangan na ang agwat sa pagitan ng mga iritasyon ay may isang tiyak na tagal - dapat itong mas mahaba kaysa sa refractory period, ngunit mas maikli kaysa sa buong tagal ng isang solong pag-urong, upang ang pangalawang pangangati ay nakakaapekto sa kalamnan bago ito magkaroon ng oras para makapagpahinga. Sa kasong ito, posible ang dalawang kaso. Kung ang pangalawang stimulus ay dumating kapag ang kalamnan ay nagsimula nang mag-relax, sa myographic curve ang tuktok ng pangalawang pag-urong ay ihihiwalay mula sa una sa pamamagitan ng isang pagbawi. Kung ang pangalawang pagpapasigla ay kumikilos kapag ang unang pag-urong ay hindi pa umabot sa tuktok nito, kung gayon ang pangalawang pag-urong ay tila sumanib sa una, na bumubuo kasama nito ng isang solong summed peak. Para sa parehong buo at hindi kumpletong pagbubuod, ang mga PD ay hindi nabubuod. Ang summed contraction na ito bilang tugon sa rhythmic stimulation ay tinatawag na tetanus. Depende sa dalas ng pangangati, maaari itong tulis-tulis o makinis.

Ang dahilan para sa kabuuan ng mga contraction sa panahon ng tetanus ay namamalagi sa akumulasyon ng Ca++ ions sa interfibrillar space sa isang konsentrasyon ng 5*10 6 mmol/l. Matapos maabot ang halagang ito, ang karagdagang akumulasyon ng Ca++ ay hindi humahantong sa pagtaas ng amplitude ng tetanus.

Matapos ang pagtigil ng tetanic stimulation, ang mga hibla ay hindi ganap na nakakarelaks sa simula, at ang kanilang orihinal na haba ay naibalik lamang pagkatapos ng ilang oras. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na post-tetanic, o residual contracture. Ito ay may kaugnayan sa iyon. na nangangailangan ng mas maraming oras upang alisin mula sa interfibrillar space ang lahat ng Ca++ na nakarating doon sa panahon ng rhythmic stimuli at hindi nagkaroon ng oras upang ganap na maalis sa mga cisterns ng sarcoplasmic reticulum sa pamamagitan ng gawain ng Ca pumps.

Kung, pagkatapos makamit ang makinis na tetanus, ang dalas ng pagpapasigla ay nadagdagan pa, kung gayon ang kalamnan sa isang tiyak na dalas ay biglang nagsisimulang magrelaks. Ang kababalaghang ito ay tinatawag pesimum . Ito ay nangyayari kapag ang bawat kasunod na salpok ay bumaba sa refractoriness mula sa nauna.

13. Ultrastructure ng myofibrils. Contractile proteins (actin, myosin). Mga protina ng regulasyon (troponin, tropomyosin) sa komposisyon ng mga manipis na protofibril. Ang teorya ng pag-urong ng kalamnan.

Ang Myofibrils ay ang contractile apparatus ng mga fibers ng kalamnan. Sa mga striated na fiber ng kalamnan, ang mga myofibril ay nahahati sa mga regular na alternating section (mga disc) na may iba't ibang optical properties. Ang ilan sa mga lugar na ito ay anisotropic, i.e. ay birefringent. Sa normal na liwanag ay lumilitaw silang madilim, ngunit sa polarized na liwanag ay lumilitaw silang transparent sa longitudinal na direksyon at opaque sa transverse na direksyon. Ang ibang mga lugar ay isotropic at lumilitaw na transparent sa normal na liwanag. Ang mga anisotropic na lugar ay itinalaga ng liham A, isotropic - ako. May light stripe sa gitna ng disk A N, at sa gitna ng disk ko mayroong isang madilim na guhit Z, na isang manipis na transverse membrane sa pamamagitan ng mga pores kung saan dumadaan ang myofibrils. Dahil sa pagkakaroon ng tulad ng isang sumusuportang istraktura, ang parallel, single-digit na mga disc ng mga indibidwal na myofibrils sa loob ng isang hibla ay hindi gumagalaw na may kaugnayan sa bawat isa sa panahon ng pag-urong.

Ito ay itinatag na ang bawat isa sa myofibrils ay may diameter na humigit-kumulang 1 μm at binubuo ng isang average ng 2500 protofibrils, na kung saan ay pinahabang polymerized molecule ng myosin at actin proteins. Ang mga myosin filament (protofibrils) ay dalawang beses na kasing kapal ng actin filament. Ang kanilang diameter ay humigit-kumulang 100 angstrom. Sa resting state ng muscle fiber, ang mga filament ay matatagpuan sa myofibril sa paraan na ang manipis na mahabang actin filament ay pumapasok sa kanilang mga dulo sa mga puwang sa pagitan ng makapal at mas maikling myosin filament. Sa ganoong seksyon, ang bawat makapal na sinulid ay napapalibutan ng 6 na manipis. Dahil dito, ang mga disk I ay binubuo lamang ng mga actin filament, at ang mga disk A ay binubuo din ng myosin filament. Ang light stripe H ay kumakatawan sa isang zone na walang actin filament sa panahon ng resting. Ang lamad Z, na dumadaan sa gitna ng disk I, ay pinagsasama ang mga filament ng actin.

Ang isang mahalagang bahagi ng ultramicroscopic na istraktura ng myofibrils ay marami ring mga cross-bridge sa myosin. Sa turn, ang mga filament ng actin ay may tinatawag na mga aktibong sentro, na sa pamamahinga ay sakop, tulad ng isang takip, ng mga espesyal na protina - troponin at tropomyosin. Ang pag-urong ay batay sa proseso ng pag-slide ng mga filament ng actin na may kaugnayan sa mga filament ng myosin. Ang pag-slide na ito ay sanhi ng gawain ng tinatawag na. "kagamitang kemikal", ibig sabihin. pana-panahong nagaganap na mga siklo ng mga pagbabago sa estado ng mga cross bridge at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa mga aktibong sentro sa actin. Ang mga ATP at Ca+ ions ay may mahalagang papel sa mga prosesong ito.

Kapag ang isang kalamnan fiber ay nagkontrata, ang actin at myosin filament ay hindi umiikli, ngunit nagsisimulang mag-slide sa bawat isa: ang actin filament ay gumagalaw sa pagitan ng myosin filament, bilang isang resulta kung saan ang haba ng I disks ay pinaikli, at ang A disks. mapanatili ang kanilang laki, na lumalapit sa isa't isa. Ang H strip ay halos mawala dahil ang mga dulo ng actin ay magkadikit at magkapatong sa isa't isa.

14. Relasyon sa pagitan ng excitation at contraction (electromechanical coupling) sa mga fibers ng kalamnan. Ang papel ng calcium ions. Pag-andar ng sarcoplasmic reticulum.

Sa kalamnan ng kalansay sa ilalim ng natural na mga kondisyon, ang nagpasimula ng pag-urong ng kalamnan ay ang potensyal na pagkilos, na, kapag nasasabik, nagpapalaganap sa ibabaw ng lamad ng fiber ng kalamnan.

Kung ang dulo ng microelectrode ay inilapat sa ibabaw ng fiber ng kalamnan sa rehiyon ng lamad Z, kung gayon kapag ang isang napakahina na electrical stimulus ay inilapat na nagiging sanhi ng depolarization, ang mga disk I sa magkabilang panig ng site ng pagpapasigla ay magsisimulang paikliin. sa kasong ito, ang paggulo ay kumakalat nang malalim sa hibla, kasama ang lamad Z. Ang pangangati ng ibang bahagi ng lamad ay hindi nagiging sanhi ng gayong epekto. Ito ay sumusunod mula dito na ang depolarization ng surface membrane sa lugar ng disk I sa panahon ng pagpapalaganap ng AP ay ang nag-trigger na mekanismo para sa proseso ng contractile.

Ang mga karagdagang pag-aaral ay nagpakita na ang isang mahalagang intermediate na link sa pagitan ng depolarization ng lamad at ang simula ng pag-urong ng kalamnan ay ang pagtagos ng mga libreng CA++ ions sa interfibrillar space. Sa pamamahinga, ang karamihan ng Ca++ sa fiber ng kalamnan ay nakaimbak sa sarcoplasmic reticulum.

Sa mekanismo ng pag-urong ng kalamnan, isang espesyal na papel ang ginagampanan ng bahaging iyon ng reticulum na naisalokal sa rehiyon ng lamad Z. Ang electron microscopy ay nagpapakita ng tinatawag na reticulum. triad (T-system), ang bawat isa ay binubuo ng manipis na transverse tube na matatagpuan sa gitna ng rehiyon ng lamad Z, na tumatakbo sa hibla, at dalawang lateral cisterns ng sarcoplasmic reticulum, na naglalaman ng nakatali na Ca++. Ang PD, na kumakalat sa ibabaw ng lamad, ay dinadala nang malalim sa hibla kasama ang mga nakahalang na tubo ng mga triad. Pagkatapos ang paggulo ay ipinadala sa mga imbakang-tubig, na-depolarize ang kanilang lamad at ito ay nagiging permeable sa CA++.

Eksperimento na itinatag na mayroong isang tiyak na kritikal na konsentrasyon ng mga libreng Ca++ ion kung saan nagsisimula ang pag-urong ng myofibrils. Ito ay katumbas ng 0.2-1.5 * 10 6 ions bawat hibla. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng Ca++ sa 5*10 6 ay nagdudulot na ng maximum contraction.

Ang simula ng pag-urong ng kalamnan ay nakakulong sa unang ikatlong bahagi ng pataas na paa ng AP, kapag ang halaga nito ay umabot sa humigit-kumulang 50 mV. Ito ay pinaniniwalaan na sa ganitong magnitude ng depolarization na ang Ca++ na konsentrasyon ay nagiging threshold para sa simula ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng actin at myosin.

Ang proseso ng paglabas ng Ca++ ay hihinto pagkatapos ng pagtatapos ng AP peak. Gayunpaman, ang pag-urong ay patuloy na tumataas hanggang sa ang mekanismo na nagsisiguro sa pagbabalik ng Ca++ sa mga reticulum cisterns ay naglaro. Ang mekanismong ito ay tinatawag na "calcium pump". Upang maisagawa ang gawain nito, ang enerhiya na nakuha mula sa pagkasira ng ATP ay ginagamit.

Sa interfibrillar space, ang Ca++ ay nakikipag-ugnayan sa mga protina na sumasakop sa mga aktibong sentro ng actin filament - troponin at tropomyosin, na nagbibigay ng pagkakataon para sa reaksyon ng myosin cross bridges at actin filament.

Kaya, ang pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan na humahantong sa pag-urong at pagkatapos ay pagpapahinga ng fiber ng kalamnan ay kasalukuyang inilalarawan bilang mga sumusunod:

15. Pagkapagod sa panahon ng muscular work. Mga sanhi ng pagkapagod. Ang konsepto ng aktibong libangan.

Ang pagkapagod ay isang pansamantalang pagbaba sa pagganap ng isang cell, organ o buong organismo na nangyayari bilang resulta ng trabaho at nawawala pagkatapos ng pahinga.

Kung inisin mo ang isang nakahiwalay na kalamnan sa loob ng mahabang panahon na may maindayog na electrical stimuli, kung saan ang isang maliit na pagkarga ay nasuspinde, pagkatapos ay ang amplitude ng mga contraction nito ay unti-unting bumababa hanggang sa bumaba ito sa zero. Ang isang curve ng pagkapagod ay naitala. Kasama ang isang pagbabago sa amplitude ng mga contraction sa panahon ng pagkapagod, ang nakatagong panahon ng pag-urong ay tumataas, ang panahon ng pagpapahinga ng kalamnan ay humahaba at ang threshold ng pangangati ay tumataas, i.e. bumababa ang excitability. Ang lahat ng mga pagbabagong ito ay hindi nangyayari kaagad pagkatapos ng pagsisimula ng trabaho, mayroong isang tiyak na panahon kung saan mayroong isang pagtaas sa amplitude ng mga contraction at isang bahagyang pagtaas sa excitability ng kalamnan. Kasabay nito, madali itong nababanat. Sa ganitong mga kaso, sinasabi nila na ang kalamnan ay "nagtrabaho sa," i.e. umaangkop upang gumana sa isang naibigay na ritmo at lakas ng pangangati. Pagkatapos ng isang panahon ng kakayahang magamit, magsisimula ang isang panahon ng matatag na pagganap. Sa karagdagang matagal na pangangati, nangyayari ang pagkapagod ng fiber ng kalamnan.

Ang pagbaba sa pagganap ng isang kalamnan na nakahiwalay sa katawan sa panahon ng matagal na pangangati ay dahil sa dalawang pangunahing dahilan. Ang una sa mga ito ay na sa panahon ng mga contraction, ang mga metabolic na produkto ay naipon sa kalamnan (phosphoric acid, Ca++ binding, lactic acid, atbp.), Na may nakapanlulumong epekto sa pagganap ng kalamnan. Ang ilan sa mga produktong ito, pati na rin ang mga Ca ion, ay kumakalat mula sa mga hibla palabas sa pericellular space at may suppressive effect sa kakayahan ng excitable membrane na makabuo ng AP. Kaya, kung ang isang nakahiwalay na kalamnan na inilagay sa isang maliit na dami ng likido ng Ringer ay dinala sa punto ng kumpletong pagkapagod, kung gayon ito ay sapat na baguhin lamang ang solusyon sa paghuhugas nito upang maibalik ang mga contraction ng kalamnan.

Ang isa pang dahilan para sa pagbuo ng pagkapagod sa isang nakahiwalay na kalamnan ay ang unti-unting pag-ubos ng mga reserbang enerhiya nito. Sa matagal na trabaho, ang nilalaman ng glycogen sa kalamnan ay bumababa nang husto, bilang isang resulta kung saan ang mga proseso ng resynthesis ng ATP at CP na kinakailangan para sa pag-urong ay nagambala.

Dapat pansinin na sa ilalim ng mga likas na kondisyon ng pagkakaroon ng organismo, ang pagkapagod ng sistema ng motor sa panahon ng matagal na trabaho ay bubuo nang ganap na naiiba kaysa sa isang eksperimento sa isang nakahiwalay na kalamnan. Ito ay dahil hindi lamang sa katotohanan na sa katawan ang kalamnan ay patuloy na ibinibigay ng dugo, at, samakatuwid, ay tumatanggap ng mga kinakailangang nutrients kasama nito at napalaya mula sa mga produktong metabolic. Ang pangunahing pagkakaiba ay sa katawan, ang mga kapana-panabik na impulses ay dumarating sa kalamnan mula sa nerbiyos. Ang neuromuscular synapse ay napapagod nang mas maaga kaysa sa fiber ng kalamnan, dahil sa mabilis na pag-ubos ng mga naipon na reserbang neurotransmitter. Nagiging sanhi ito ng isang blockade ng paghahatid ng mga paggulo mula sa nerve patungo sa kalamnan, na nagpoprotekta sa kalamnan mula sa pagkahapo na dulot ng matagal na trabaho. Sa buong organismo, ang mga nerve centers (nervous-nervous contact) ay napapagod kahit na mas maaga sa trabaho.

Ang papel ng nervous system sa pagkapagod ng buong organismo ay napatunayan ng mga pag-aaral ng pagkapagod sa hipnosis (weight-basket), na nagtatatag ng impluwensya ng "aktibong pahinga" sa pagkapagod, ang papel ng nagkakasundo na sistema ng nerbiyos (Orbeli-Ginetzinsky phenomenon ), atbp.

Ang ergography ay ginagamit upang pag-aralan ang pagkapagod ng kalamnan sa mga tao. Ang hugis ng fatigue curve at ang dami ng trabahong ginawa ay lubhang nag-iiba-iba sa iba't ibang indibidwal at maging sa parehong paksa sa ilalim ng iba't ibang kondisyon.

16. Physiological na katangian ng makinis na kalamnan. Plastic na tono ng makinis na kalamnan.

Ang isang mahalagang katangian ng makinis na kalamnan ay ang malaki nito plastik , mga. ang kakayahang mapanatili ang haba na ibinigay sa pamamagitan ng pag-uunat nang hindi binabago ang pag-igting. Ang kalamnan ng kalansay, sa kabaligtaran, ay agad na umiikli pagkatapos maalis ang pagkarga. Ang makinis na kalamnan ay nananatiling nakaunat hanggang, sa ilalim ng impluwensya ng ilang pangangati, ang aktibong pag-urong nito ay nangyayari. Ang pag-aari ng plasticity ay may malaking kahalagahan para sa normal na paggana ng mga guwang na organo - salamat dito, ang presyon sa loob ng isang guwang na organ ay nagbabago nang kaunti sa iba't ibang antas ng pagpuno nito.

Mayroong iba't ibang uri ng makinis na kalamnan. Sa mga dingding ng karamihan sa mga guwang na organo ay may mga fibers ng kalamnan na may haba na 50-200 microns at diameter na 4-8 microns, na napakalapit sa isa't isa, at samakatuwid, kapag sinusuri sa ilalim ng mikroskopyo, tila sila morphologically bumuo ng isang buo. Ang electron microscopic examination ay nagpapakita, gayunpaman, na sila ay pinaghihiwalay mula sa isa't isa sa pamamagitan ng mga intercellular gaps, na ang lapad ay maaaring 600-1500 angstrom. Sa kabila nito, ang makinis na kalamnan ay gumaganap bilang isang yunit. Ito ay ipinahayag sa katotohanan na ang AP at mabagal na mga alon ng depolarization ay nagpapalaganap nang walang harang mula sa isang hibla patungo sa isa pa.

Sa ilang mga makinis na kalamnan, halimbawa, sa ciliary na kalamnan ng mata, o ang mga kalamnan ng iris, ang mga hibla ay matatagpuan nang hiwalay, at ang bawat isa ay may sariling innervation. Sa karamihan ng mga makinis na kalamnan, ang mga fibers ng motor nerve ay matatagpuan lamang sa isang maliit na bilang ng mga fibers.

Ang potensyal ng pahinga ng makinis na mga hibla ng kalamnan, na may automaticity, ay nagpapakita ng patuloy na maliliit na pagbabago. Ang halaga nito sa panahon ng intracellular abduction ay 30-70 mV. Ang resting potential ng makinis na mga fiber ng kalamnan na walang automaticity ay stable at katumbas ng 60-70 mV. Sa parehong mga kaso, ang halaga nito ay mas mababa kaysa sa resting potential ng skeletal muscle. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang lamad ng makinis na mga hibla ng kalamnan sa pamamahinga ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang medyo mataas na pagkamatagusin sa Na ions. Ang mga potensyal na pagkilos sa makinis na kalamnan ay bahagyang mas mababa kaysa sa mga kalamnan ng kalansay. Ang labis sa potensyal ng pahinga ay hindi hihigit sa 10-20 mV.

Ang ionic na mekanismo ng paglitaw ng AP sa makinis na mga kalamnan ay medyo naiiba mula sa na sa mga kalamnan ng kalansay. Ito ay itinatag na ang regenerative membrane depolarization, na sumasailalim sa potensyal na pagkilos sa isang bilang ng makinis na kalamnan, ay nauugnay sa isang pagtaas sa pagkamatagusin ng lamad para sa mga Ca++ ion, sa halip na Na+.

Maraming makinis na kalamnan ang nagpapakita ng kusang, awtomatikong aktibidad. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mabagal na pagbaba sa potensyal ng resting lamad, na, kapag naabot ang isang tiyak na antas, ay sinamahan ng paglitaw ng AP.

nerve at skeletal muscle fibers, kumakalat ang excitation sa pamamagitan ng mga lokal na electrical currents na nagmumula sa pagitan ng depolarized at katabing resting section ng cell membrane. Ang parehong mekanismo ay katangian din ng makinis na mga kalamnan. Gayunpaman, hindi katulad ng nangyayari sa mga kalamnan ng kalansay, sa mga makinis na kalamnan ang isang potensyal na pagkilos na nagmumula sa isang hibla ay maaaring kumalat sa mga katabing fibers. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa lamad ng makinis na mga selula ng kalamnan sa lugar ng mga pakikipag-ugnay sa mga kalapit ay may mga lugar na medyo mababa ang paglaban, kung saan ang mga kasalukuyang loop na lumabas sa isang hibla ay madaling pumasa sa mga kalapit, na nagiging sanhi ng depolarization ng kanilang mga lamad. Sa bagay na ito, ang makinis na kalamnan ay katulad ng kalamnan ng puso. Ang pagkakaiba lamang ay sa puso, ang buong kalamnan ay nasasabik mula sa isang cell, at sa makinis na mga kalamnan, ang PD na bumangon sa isang lugar ay kumakalat lamang mula dito sa isang tiyak na distansya, na nakasalalay sa lakas ng inilapat na pampasigla.

Ang isa pang makabuluhang tampok ng makinis na kalamnan ay ang isang kumakalat na potensyal na pagkilos ay nangyayari lamang pababa kung ang inilapat na stimulus ay sabay-sabay na nagpapasigla sa isang tiyak na minimum na bilang ng mga selula ng kalamnan. Ang "kritikal na zone" na ito ay may diameter na humigit-kumulang 100 microns, na tumutugma sa 20-30 parallel na mga cell. Ang bilis ng paggulo sa iba't ibang makinis na kalamnan ay mula 2 hanggang 15 cm/sec. mga. makabuluhang mas mababa kaysa sa skeletal muscle.

Tulad ng sa skeletal muscles, sa makinis na mga kalamnan, ang mga potensyal na pagkilos ay may trigger value para sa simula ng contractile process. Ang koneksyon sa pagitan ng paggulo at pag-urong dito ay isinasagawa din sa tulong ng Ca++. Gayunpaman, sa makinis na mga fibers ng kalamnan ang sarcoplasmic reticulum ay hindi maganda ang ipinahayag, kaya ang nangungunang papel sa mekanismo ng pag-urong ay itinalaga sa mga Ca++ ions na tumagos sa fiber ng kalamnan sa panahon ng pagbuo ng potensyal na pagkilos.

Sa isang malaking puwersa ng solong pangangati, maaaring mangyari ang pag-urong ng makinis na kalamnan. Ang nakatagong panahon ng pag-urong nito ay mas mahaba kaysa sa kalansay, na umaabot sa 0.25-1 seg. Ang tagal ng contraction mismo ay mahaba din - hanggang 1 minuto. Ang pagpapahinga ay nangyayari lalo na mabagal pagkatapos ng pag-urong. Ang contraction wave ay kumakalat sa mga makinis na kalamnan sa parehong bilis ng excitation wave (2-15 cm/sec). Ngunit ang kabagalan ng aktibidad ng contractile ay sinamahan ng mahusay na puwersa ng makinis na pag-urong ng kalamnan. Kaya, ang mga kalamnan ng tiyan ng mga ibon ay may kakayahang magbuhat ng 2 kg bawat 1 sq. mm. cross section nito.

Dahil sa kabagalan ng pag-urong, ang makinis na kalamnan, kahit na may bihirang ritmikong pagpapasigla (10-12 bawat minuto), ay madaling napupunta sa isang pangmatagalang estado ng patuloy na pag-urong, na nakapagpapaalaala sa skeletal muscle tetanus. Gayunpaman, ang mga gastos sa enerhiya para sa naturang pagbawas ay napakababa.

Ang kakayahang mag-automate ng makinis na mga kalamnan ay likas sa kanilang mga fibers ng kalamnan at kinokontrol ng mga elemento ng nerve na matatagpuan sa mga dingding ng makinis na mga organo ng kalamnan. Ang myogenic na katangian ng automaticity ay napatunayan ng mga eksperimento sa mga piraso ng mga kalamnan sa dingding ng bituka na napalaya mula sa mga elemento ng nerbiyos. Ang makinis na kalamnan ay tumutugon sa lahat ng panlabas na impluwensya sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng mga kusang ritmo, na nagreresulta sa mga contraction o relaxation ng kalamnan. Ang epekto ng pangangati ng makinis na mga kalamnan ng bituka ay nakasalalay sa kaugnayan sa pagitan ng dalas ng pagpapasigla at natural na dalas ng mga kusang ritmo: na may mababang tono - bihirang kusang PD - ang inilapat na pangangati ay nagpapataas ng tono; na may mataas na tono, ang pagpapahinga ay nangyayari bilang tugon sa pangangati , dahil ang labis na acceleration ng impulses ay humahantong sa bawat kasunod na impulse ay bumaba sa isang refractory phase mula sa nauna.

17. Istraktura at mga function ng nerve fibers. Ang mekanismo ng paggulo

myelinated at unmyelinated nerve fibers. Ang kahulugan ng mga node ng Ranvier.

Ang pangunahing pag-andar ng mga axon ay upang magsagawa ng mga impulses na nagmumula sa isang neuron. Ang mga axon ay maaaring sakop ng myelin sheath (myelinated fibers) o kulang ito (unmyelinated fibers). Ang myelinated fibers ay mas karaniwan sa motor nerves, habang ang non-myelinated fibers ay nangingibabaw sa autonomic (autonomic) nervous system.

Ang isang indibidwal na myelinated nerve fiber ay binubuo ng isang axial cylinder na sakop ng isang myelin sheath na nabuo ng mga Schwann cells. Ang axial cylinder ay may lamad at axoplasm. Ang myelin sheath ay isang produkto ng aktibidad ng Schwann cell at binubuo ng 80% lipids na may mataas na ohmic resistance at 20% na protina.

Ang myelin sheath ay hindi sumasaklaw sa axial cylinder na may tuluy-tuloy na takip, ngunit nagambala, na nag-iiwan ng mga bukas na lugar ng axial cylinder, na tinatawag na mga node ng Ranvier. Ang haba ng mga seksyon sa pagitan ng mga interception na ito ay iba at depende sa kapal ng nerve fiber: mas makapal ito, mas mahaba ang distansya sa pagitan ng mga interception (Larawan 2.17).

Ang unmyelinated nerve fibers ay sakop lamang ng Schwann's sheath.

Ang pagpapadaloy ng paggulo sa mga unmyelinated fibers ay naiiba sa myelinated fibers dahil sa iba't ibang istraktura ng mga lamad. Sa unmyelinated fibers, ang paggulo ay unti-unting sumasakop sa mga katabing seksyon ng lamad ng axial cylinder at sa gayon ay kumakalat sa dulo ng axon. Ang bilis ng pagpapalaganap ng paggulo kasama ang hibla ay tinutukoy ng diameter nito.

Sa mga nerve fibers na walang myelin, kung saan ang mga metabolic na proseso ay hindi nagbibigay ng mabilis na kabayaran para sa paggasta ng enerhiya sa paggulo, ang pagkalat ng paggulo na ito ay nangyayari na may unti-unting pagpapahina - na may pagbaba. Ang decremental na pagpapadaloy ng paggulo ay katangian ng isang mababang organisadong sistema ng nerbiyos.

Sa mas mataas na mga hayop, salamat lalo na sa pagkakaroon ng myelin sheath at ang pagiging perpekto ng metabolismo sa nerve fiber, ang paggulo ay pumasa nang hindi kumukupas, nang walang pagbaba. Ito ay pinadali ng pagkakaroon ng isang pantay na singil sa buong lamad ng hibla at ang mabilis na pagpapanumbalik nito pagkatapos ng pagpasa ng paggulo.

Sa myelinated fibers, ang paggulo ay sumasaklaw lamang sa mga lugar ng nodal interceptions, iyon ay, nilalampasan nito ang mga lugar na sakop ng myelin. Ang pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng hibla ay tinatawag maalat (espasyo). Sa mga node, ang bilang ng mga channel ng sodium ay umabot sa 12,000 bawat 1 µm, na higit na malaki kaysa sa anumang iba pang bahagi ng hibla. Bilang isang resulta, ang mga nodal interceptions ay ang pinaka-excitable at nagbibigay ng isang mas mataas na bilis ng paggulo. Ang oras ng pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng myelin fiber ay inversely proportional sa haba sa pagitan ng mga interception.

Ang pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng nerve fiber ay hindi nagambala sa loob ng mahabang panahon (maraming oras). Ito ay nagpapahiwatig ng mababang pagkapagod ng nerve fiber. Ito ay pinaniniwalaan na ang nerve fiber ay medyo walang pagod dahil sa ang katunayan na ang mga proseso ng resynthesis ng enerhiya sa loob nito ay nagpapatuloy sa isang sapat na mataas na bilis at namamahala upang maibalik ang paggasta ng enerhiya na nangyayari sa panahon ng pagpasa ng paggulo.

Sa sandali ng paggulo, ang enerhiya ng nerve fiber ay ginugol sa pagpapatakbo ng sodium-potassium pump. Partikular na malaking halaga ng enerhiya ang nasasayang sa mga node ng Ranvier dahil sa mataas na density ng mga channel ng sodium-potassium dito.

Sina J. Erlanger at H. Gasser (1937) ang unang nag-uuri ng mga nerve fibers batay sa bilis ng paggulo. Ang bilis ng paggulo sa kahabaan ng magkahalong nerve fibers ay nag-iiba kapag gumagamit ng extracellular electrode. Ang mga potensyal ng mga hibla na nagsasagawa ng paggulo sa iba't ibang bilis ay naitala nang hiwalay (Larawan 2.18).

Depende sa bilis ng paggulo, ang mga nerve fibers ay nahahati sa tatlong uri: A, B, C. Sa turn, ang type A fibers ay nahahati sa apat na grupo: A α , A β , A γ , A δ . Ang mga fibers ng Group A ay may pinakamataas na bilis ng pagpapadaloy (hanggang sa 120 m/s) α , na binubuo ng mga hibla na may diameter na 12-22 microns. Ang iba pang mga hibla ay may mas maliit na diameter at, nang naaayon, ang paggulo sa pamamagitan ng mga ito ay nangyayari sa isang mas mababang bilis (Talahanayan 2.4).

Ang nerve trunk ay nabuo sa pamamagitan ng isang malaking bilang ng mga hibla, ngunit ang paggulo sa bawat isa sa kanila ay hindi ipinadala sa mga kalapit. Ang tampok na ito ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang nerve ay tinatawag batas ng isolated excitation conduction kasama ang isang solong nerve fiber. Ang posibilidad ng gayong pag-uugali ay may malaking kahalagahan sa pisyolohikal, dahil tinitiyak nito, halimbawa, ang paghihiwalay ng pag-urong ng bawat yunit ng neuromotor.

Ang kakayahan ng isang nerve fiber na magsagawa ng paggulo sa isang nakahiwalay na paraan ay dahil sa pagkakaroon ng mga lamad, pati na rin ang katotohanan na ang paglaban ng likido na pumupuno sa mga interfiber space ay makabuluhang mas mababa kaysa sa paglaban ng fiber membrane. Samakatuwid, ang kasalukuyang, na umaalis sa nasasabik na hibla, ay pinaliit sa likido at lumalabas na mahina para sa kapana-panabik na mga kalapit na hibla. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagpapadaloy ng paggulo sa isang nerve ay hindi lamang ang anatomical continuity nito, kundi pati na rin ang physiological integrity nito. Sa anumang metal na konduktor, ang electric current ay dadaloy hangga't ang konduktor ay nagpapanatili ng pisikal na pagpapatuloy. Para sa isang nerve "conductor" ang kundisyong ito ay hindi sapat: ang nerve fiber ay dapat ding mapanatili ang physiological integrity. Kung ang mga katangian ng lamad ng hibla ay nilabag (ligation, blockade na may novocaine, ammonia, atbp.), Ang pagpapadaloy ng paggulo kasama ang hibla ay hihinto. Ang isa pang katangian ng pag-aari ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang isang nerve fiber ay ang kakayahan para sa bilateral na pagpapadaloy. Ang paglalapat ng stimulation sa pagitan ng dalawang output electrodes sa ibabaw ng isang fiber ay mag-uudyok ng mga potensyal na elektrikal sa ilalim ng bawat electrode.

Talahanayan - Bilis ng paggulo kasama ang mga nerve fibers

Grupo ng hibla	Diametro ng hibla, µm	Bilis ng pagpapadaloy, m/s

18. Mga batas ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang mga ugat. Pag-uuri ng mga nerve fibers. Ang bilis ng paggulo kasama ang mga fibers ng nerve, ang mga katangian na nauugnay sa edad.

19. Istraktura ng neuromuscular synapse. Ang mekanismo ng paghahatid ng paggulo mula sa nerve hanggang sa kalamnan.End plate potensyal, ang mga katangian nito.

Ang mga synapses ay ang mga contact na nagtatatag ng mga neuron bilang mga independiyenteng entity. Ang synaps ay isang kumplikadong istraktura at binubuo ng isang presynaptic na bahagi (ang dulo ng axon na nagpapadala ng signal), isang synaptic cleft at isang postsynaptic na bahagi (ang istraktura ng tumatanggap na cell).

Tinitiyak ng mga neuromuscular synapses ang pagpapadaloy ng paggulo mula sa nerve fiber hanggang sa muscle fiber salamat sa mediator acetylcholine, na, kapag ang nerve ending ay nasasabik, pumasa sa synaptic cleft at kumikilos sa dulo ng plate ng kalamnan fiber.

Ang acetylcholine ay nabuo at naipon sa anyo ng mga vesicle sa presynaptic terminal. Kapag nasasabik ng isang electrical impulse na naglalakbay kasama ang axon, ang presynaptic na bahagi ng synapse ay nagiging permeable sa acetylcholine.

Ang pagkamatagusin na ito ay posible dahil sa ang katunayan na bilang isang resulta ng depolarization ng presynaptic membrane, ang mga channel ng calcium nito ay bukas. Ang Ca2+ ion ay pumapasok sa presynaptic na bahagi ng synapse mula sa synaptic cleft. Ang acetylcholine ay inilabas at pumapasok sa synaptic cleft. Dito ito nakikipag-ugnayan sa mga receptor nito sa postsynaptic membrane na kabilang sa fiber ng kalamnan. Ang mga receptor, kapag nasasabik, ay nagbubukas ng isang channel ng protina na naka-embed sa lipid layer ng lamad. Ang mga Na+ ions ay tumagos sa selula ng kalamnan sa pamamagitan ng bukas na channel, na humahantong sa depolarization ng lamad ng selula ng kalamnan, na nagreresulta sa pagbuo ng tinatawag na end plate potential (EPP). Dahil ang potensyal na ito ay karaniwang palaging nasa itaas ng threshold, nagiging sanhi ito ng potensyal na pagkilos na kumakalat sa kahabaan ng fiber ng kalamnan at nagiging sanhi ng pag-urong. Ang potensyal ng end plate ay maikli, dahil ang acetylcholine, una, ay mabilis na nadiskonekta mula sa mga receptor, at pangalawa, ito ay na-hydrolyzed ng AChE.

Ang neuromuscular synapse ay nagpapadala ng paggulo sa isang direksyon: mula sa nerve ending hanggang sa postsynaptic membrane ng fiber ng kalamnan, na dahil sa pagkakaroon ng isang link ng kemikal sa mekanismo ng paghahatid ng neuromuscular.

Ang bilis ng paggulo sa pamamagitan ng synapse ay mas mababa kaysa sa kahabaan ng nerve fiber, dahil ang oras ay ginugol dito sa pag-activate ng presynaptic membrane, ang pagpasa ng calcium sa pamamagitan nito, ang paglabas ng acetylcholine sa synaptic cleft, ang depolarization ng postsynaptic. lamad, at ang pagbuo ng PPP.

Paliwanag na tala

Ang iminungkahing elective course ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa cell - ang elementarya na yunit ng buhay na kalikasan - at inilaan para sa mga mag-aaral ng mga espesyal na klase na may interes sa cytology at biochemistry. Ang iminungkahing elective course ay sumusuporta at nagpapalalim ng pangunahing kaalaman sa biology. Ang pag-aaral ng elektibong kurso ay makakatulong sa pagpili ng karagdagang edukasyon at mga propesyonal na aktibidad.

Ang kurso ay binubuo sa kaalaman at kasanayang nakuha ng mga mag-aaral habang nag-aaral ng biology. Sa panahon ng mga aralin, ang mga mag-aaral ay inaasahang magkakaroon ng karanasan sa paghahanap ng impormasyon sa mga iminungkahing isyu. Pinagbubuti ng mga mag-aaral ang kanilang mga kasanayan sa paghahanda ng mga abstract, ulat, mensahe sa isang napiling paksa, at pagsasanay ng mga eksperimentong pamamaraan.

Ang elektibong kurso ay tumatagal ng 35 oras. Ang programa ay nagbibigay para sa pag-aaral ng mga teoretikal na isyu, pagsasagawa ng mga seminar at gawaing laboratoryo.

Layunin ng kurso: malalim na pag-aaral ng istraktura at mga katangian ng cell, kinakailangan para sa isang komprehensibong pag-unawa sa mga biological na katotohanan, phenomena at proseso.

Mga layunin ng kurso: pagbuo ng kakayahang kilalanin, ihayag, at gamitin ang kaugnayan sa pagitan ng istraktura at paggana ng isang cell kapag isinasaalang-alang ang mga biological na proseso at phenomena; pagsasama-sama ng mga kasanayan at kakayahan na kinakailangan para sa gawaing laboratoryo; kinasasangkutan ng mga mag-aaral sa malayang gawain na may karagdagang panitikan; pagpapasigla sa aktibidad ng nagbibigay-malay ng mga mag-aaral na interesado sa cytology at biochemistry; pagbuo ng mga kasanayan at kakayahan para sa isang komprehensibong pag-unawa sa kaalaman sa biology.

Pangunahing konsepto ng kurso: ang paggamit ng pinagsamang diskarte kapag pinag-aaralan ang mga organismo sa iba't ibang antas ng organisasyon, ang pagbuo ng ebolusyonaryong pag-iisip.

Bilang resulta ng pag-aaral ng kurso dapat malaman ng mga mag-aaral:

- aparato ng isang mikroskopyo at mga pamamaraan ng pagtatrabaho dito;
- mga probisyon ng teorya ng cell;
– pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng mga selula ng halaman at hayop;
– ang papel na ginagampanan ng iba't ibang mga compound ng kemikal sa cell;
- pangunahing mga bahagi at organelles ng cell;
- mga tampok na istruktura ng prokaryotic at eukaryotic cells;
- mga karamdaman sa metabolismo ng protina at karbohidrat;
– ang kahalagahan ng mga indibidwal na elemento ng mineral.

Ang mga mag-aaral ay dapat na:

- gumana sa isang mikroskopyo;
– pangalanan ang mga pangunahing bahagi ng cell, kilalanin ang mga ito sa mga diagram at litrato;
– gumawa ng mga simpleng paghahanda para sa mikroskopikong pagsusuri;
– wastong pag-format ng gawaing laboratoryo;
– independiyenteng magtrabaho kasama ang karagdagang panitikan at gumamit ng mga makabagong teknolohiya.

Ang artikulo ay nai-publish na may suporta ng isang elektronikong kurso para sa paghahanda para sa Unified State Exam sa matematika. Pinag-isang State Examination sa matematika basic level at profile level. Mga video lecture, online na presentasyon at maginhawang pagsusulit para sa paghahanda para sa Unified State Exam 2016. Mabilis at epektibong paghahanda para sa Unified State Exam sa matematika para sa pagpasok sa mga nangungunang unibersidad sa Russia. Para sa higit pang mga detalye, tingnan ang website, na matatagpuan sa: “USE-in-mathematics.online”.

Paksa 1. Cell: kasaysayan ng pag-aaral (3 oras)

Aralin #1. Panimula sa cell cytology. Ang isang cell ay isang mahalagang sistema. Kasaysayan ng pag-aaral ng mga selula. Mga gawain ng modernong cytology.

Aralin #2 . Paglikha ng teorya ng cell. Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga cell. Paralelismo sa ebolusyon ng mikroskopikong teknolohiya at ang antas ng cytological na pananaliksik.

Aralin #3 . Laboratory work No. 1."Disenyo ng mikroskopyo at mga diskarte sa mikroskopya."

Paksa 2. Cell chemistry (8 oras)

Aralin #1. Mga elemento ng kemikal sa cell. Mga tampok ng kemikal na komposisyon ng mga nabubuhay na bagay. Ion sa cell at katawan. Ang nilalaman ng mga kemikal na compound sa cell. Ang papel ng tubig sa isang buhay na sistema.

Aralin #2 . Mga organikong compound. Chemistry ng mga protina. Ang mga protina ay colloid, ang mga protina ay amphoteric electrolytes, ang mga protina ay hydrophilic compound.

Laboratory work No. 2."Ebidensya para sa biocatalytic function ng enzyme proteins".

Aralin #3 . Mahahalagang amino acid. Pathological phenomena sa kawalan ng mga protina sa pagkain at mga karamdaman ng metabolismo ng protina.

Aralin #4 . Laboratory work No. 3."Pagtuklas ng mga protina sa mga biological na bagay."

Aralin #5 . Ang mga karbohidrat ay ang pinakakaraniwang mga organikong sangkap sa Earth. Relasyon sa pagitan ng istraktura ng carbohydrates at biological function. Mga patolohiya na nauugnay sa kapansanan sa metabolismo ng karbohidrat sa katawan: ang mga antas ng asukal sa dugo ay normal at sa mga pathologies, hyper- at hypoglycemia, diabetes mellitus.

Aralin #6 . Laboratory work No. 4."Pagtuklas ng mga carbohydrate sa mga biological na bagay."

Aralin #7 . Mga lipid. Ang papel ng mga lipid sa paglitaw ng isang tiyak na awtonomiya ng isang biological system tulad ng isang cell.

Laboratory work No. 5."Pagtuklas ng mga lipid sa mga biological na bagay."

Aralin #8 . Mga nucleic acid. Watson at Crick model.

Laboratory work No. 6."Paghihiwalay ng deoxynucleoprotein mula sa spleen (liver) tissue. Kwalitatibong reaksyon sa DNA."

Paksa 3. Pangkalahatang plano ng istraktura ng cell (10 oras)

Aralin #1 . Lamad. Modernong modelo ng istraktura ng lamad ng cell. Cell wall, glycocalyx.

Aralin #2 . Cytoskeleton, ang mga bahagi at paggana nito sa iba't ibang uri ng mga selula.

Aralin #3 . Transportasyon ng lamad.

Aralin #4 . Endocytosis at receptor function ng lamad.

Mga Aralin Blg. 5–6 . Mga organelle ng lamad ng cell.

Mga Aralin Blg. 7–8. Mga non-membrane cell organelles. Prokaryotes at eukaryotes. Eukaryotic cell ng hayop at halaman.

Laboratory work No. 7."Mga tampok na istruktura ng prokaryotes at eukaryotes."

Aralin #9 . Laboratory work No. 8."Mga katangian ng pisyolohikal ng lamad ng cell".

Aralin #10 . Seminar. Mga prospect para sa pagbuo ng membranology.

Paksa 4. Metabolismo (6 na oras)

Aralin #1 . Mga mapagkukunan ng enerhiya ng cell. Heterotrophs at autotrophs.

Aralin #2 . Ang mitochondria ay ang mga istasyon ng enerhiya ng cell. Scheme ng biosynthesis ng ATP.

Aralin #3 . Ang mekanismo ng photosynthesis. Chemosynthesis.

Aralin #4 . Biosynthesis ng mga protina. Istraktura ng gene. Transkripsyon.

Aralin #5 . Mga ribosom. Mga uri at istruktura ng ribosome sa prokaryotes at eukaryotes.

Aralin #6 . I-broadcast. Regulasyon ng transkripsyon at pagsasalin. Epigenetic na mga kadahilanan.

Paksa 5. Nuclear apparatus at cell reproduction (6 na oras)

Aralin #1 . Konsepto ng chromatin. Ang nucleus ng isang eukaryotic cell. Karyoplasm.

Aralin #2 . Siklo ng buhay ng isang cell. Pagpaparami ng cell.

Aralin #3 . Konsepto ng mga stem cell.

Aralin #4 . Pagtanda at pagkamatay ng cell. Necrosis at apoptosis. Kanser.

Aralin #5 . Laboratory work No. 9. "Mitosis sa mga selula ng ugat ng sibuyas."

Aralin #6 . Seminar.

Paksa 6. Cell evolution (2 oras)

Aralin #1–2 . Teorya ng ebolusyon ng prokaryotes at eukaryotes. Pangwakas na kumperensya "Pangunahing yugto ng biological evolution".

Laboratory work No. 1. "Ang disenyo ng isang light microscope at microscopy techniques"

Layunin ng gawain: batay sa kaalaman sa istraktura ng isang light mikroskopyo, master ang pamamaraan ng mikroskopya at paghahanda ng pansamantalang microslides. Alamin ang iyong sarili sa mga patakaran para sa pagkumpleto ng gawaing laboratoryo.

Kagamitan: mikroskopyo para sa bawat mag-aaral. Mga slide at cover glass, pipette, tasa ng tubig, cotton wool, filter paper, sipit, gunting, notebook, album. Diagram ng mikroskopyo at mga bahagi nito.

Pag-unlad

Isaalang-alang ang mga pangunahing bahagi ng isang mikroskopyo: mekanikal, optical at ilaw.

Ang mekanikal na bahagi ay kinabibilangan ng: isang tripod, isang entablado, isang tubo, isang rebolber, macro- at micrometer screws.

Ang optical na bahagi ng mikroskopyo ay kinakatawan ng isang eyepiece at mga layunin. Eyepiece (lat. okulus– mata) ay matatagpuan sa itaas na bahagi ng tubo at nakaharap sa mata. Ito ay isang sistema ng mga lente na nakapaloob sa isang manggas. Sa pamamagitan ng numero sa itaas na ibabaw ng eyepiece maaari mong hatulan ang magnification factor nito (×7, ×10, ×15). Kung kinakailangan, ang eyepiece ay maaaring alisin mula sa tubo at palitan ng isa pa. Sa kabilang panig ng tubo ay isang umiikot na plato, o rebolber (lat. revolvo– paikutin), na naglalaman ng mga socket ng lens. Ang lens ay isang sistema ng mga lente, mayroon silang iba't ibang mga pagpapalaki. Mayroong mababang magnification lens (×8), mataas na magnification lens (×40) at immersion lens para sa pag-aaral ng maliliit na bagay (×90). Ang kabuuang magnification ng mikroskopyo ay katumbas ng magnification ng eyepiece na pinarami ng magnification ng layunin.

Ang bahagi ng pag-iilaw ay binubuo ng isang salamin, isang condenser at isang dayapragm.

Ang condenser ay matatagpuan sa pagitan ng salamin at ng entablado. Binubuo ito ng dalawang lente. Ang isang espesyal na tornilyo ay ginagamit upang ilipat ang condenser. Kapag ang condenser ay ibinaba, ang pag-iilaw ay bumababa; kapag ito ay nakataas, ito ay tumataas. Sa pamamagitan ng pagbabago ng posisyon ng mga diaphragm plate, maaari mo ring ayusin ang pag-iilaw gamit ang isang espesyal na knob.

Pagsasanay: Gumuhit ng mikroskopyo at lagyan ng label ang mga bahagi nito.

Mga panuntunan para sa pagtatrabaho sa isang mikroskopyo

1. I-set up ang microscope na nakaharap sa iyo ang tripod at malayo sa iyo ang stage.

2. Ilagay ang mababang magnification lens sa gumaganang posisyon.

3. Habang tinitingnan ang eyepiece gamit ang iyong kaliwang mata, paikutin ang salamin sa iba't ibang direksyon hanggang sa maliwanag at pantay na iluminado ang field of view.

4. Ilagay ang inihandang paghahanda sa entablado (takpan ang salamin) upang ito ay nasa gitna ng butas sa entablado.

5. Sa ilalim ng visual na kontrol (tingnan hindi sa pamamagitan ng eyepiece, ngunit mula sa gilid), dahan-dahang ibababa ang tubo gamit ang macroscrew upang ang lens ay nasa layo na 2 mm mula sa specimen.

6. Pagtingin sa eyepiece, dahan-dahang iangat ang tubo hanggang lumitaw ang isang imahe ng bagay.

7. Upang magpatuloy sa pagsusuri sa bagay sa mataas na paglaki ng mikroskopyo, kinakailangang isentro ang paghahanda, i.e. ilagay ang bagay sa gitna ng field of view.

8. Pag-ikot ng revolver, ilipat ang high-magnification lens sa working position.

9. Ibaba ang tubo sa ilalim ng visual na kontrol halos hanggang sa ito ay madikit sa gamot.

10. Pagtingin sa eyepiece, dahan-dahang iangat ang tubo hanggang lumitaw ang isang imahe.

11. Para sa maayos na pagtutok, gumamit ng mikroskopiko na tornilyo.

12. Kapag nag-sketch ng paghahanda, tingnan ang eyepiece gamit ang iyong kaliwang mata.

Pagsasanay: muling isulat ang mga patakaran para sa paggawa ng mikroskopyo sa isang kuwaderno para sa gawaing laboratoryo.

Paraan para sa paghahanda ng pansamantalang paghahanda

1. Kumuha ng glass slide, hawakan ito sa gilid nito, at ilagay ito sa mesa.

2. Maglagay ng isang bagay, halimbawa 1.5 cm ang haba na piraso ng cotton wool, sa gitna ng baso. Gamit ang pipette, lagyan ng isang patak ng tubig ang bagay.

3. Maglagay ng takip na baso sa slide. Alisin ang labis na tubig gamit ang isang piraso ng filter na papel.

4. Isaalang-alang ang tapos na gamot.

5. I-sketch sa isang album kung ano ang hitsura ng cotton wool fibers sa mababa at mataas na magnification.

Microscoping ng protozoa

Mula sa isang akwaryum na matagal nang hindi nililinis, kumuha ng isang patak kasama ng isang sanga ng halaman o dahon ng duckweed at suriin ito sa ilalim ng mikroskopyo sa mababang paglaki. Karaniwan ang iba't ibang protozoa ay nakikita: slipper ciliates, amoebas - malayang nabubuhay at nakakabit sa algae (suvoiki). Maaaring mayroon ding mga multicellular na organismo sa tubig - maliliit na bulate at crustacean (cyclops, daphnia). Sa pamamagitan ng pagtingin sa paghahandang ito, maaari kang magsanay ng pagturo ng mikroskopyo sa mga gumagalaw na bagay.

Mga panuntunan para sa pagkumpleto ng gawaing laboratoryo

Ang isang kinakailangang elemento ng mikroskopikong pag-aaral ng isang bagay ay ang pag-sketch nito sa isang album. Upang gawin ito, kailangan mong magkaroon ng 21x30 cm na album at mga lapis (simple at may kulay). Ang isang kuwaderno ay kinakailangan upang maitala ang materyal ng teksto at kumpletong mga diagram.

1. Maaari ka lamang gumuhit sa isang gilid ng sheet.

2. Bago simulan ang sketch, isulat ang pangalan ng paksa sa tuktok ng pahina.

3. Ang pagguhit ay dapat na malaki, ang mga detalye ay malinaw na nakikita.

4. Ang pagguhit ay dapat na wastong sumasalamin sa mga hugis, ang ratio ng dami at laki ng mga indibidwal na bahagi at ang kabuuan.

Una kailangan mong iguhit ang balangkas ng bagay (malaki), pagkatapos ay sa loob - ang mga balangkas ng mga detalye at pagkatapos ay malinaw na iguhit ang mga ito.

5. Gumuhit, malinaw na inuulit ang lahat ng mga linya ng bagay. Upang gawin ito, hindi mo dapat alisin ang iyong mga mata sa mikroskopyo, ngunit ilipat lamang ang iyong pansin mula sa bagay patungo sa pagguhit (kailangan mong matutunan ito).

6. Ang bawat guhit ay dapat na may label na mga bahagi. Ang lahat ng mga inskripsiyon ay dapat na parallel sa bawat isa. Ang mga arrow ay inilalagay sa mga indibidwal na bahagi ng bagay, at ang pangalan ng bahagi ng bagay ay nakasulat laban sa bawat bahagi.

Laboratory work No. 2. "Patunay ng biocatalytic function ng enzyme proteins"

Layunin ng gawain: patunayan ang catalytic na epekto ng mga protina ng enzyme, ipakita ang kanilang mataas na pagtitiyak, pinakamainam na aktibidad sa ilalim ng mga kondisyon ng physiological.

Kagamitan: rack na may mga test tube, 1 ml pipette, paliguan ng tubig, termostat; 1% na solusyon sa almirol, 1% na solusyon sa yodo sa potassium iodide, 5% na solusyon sa tanso na sulpate, 10% na solusyon ng sodium hydroxide, 2% na solusyon sa sucrose, 0.2% na solusyon ng hydrochloric acid, solusyon sa laway na diluted ng tubig 5 beses (sa 1 ​​dami ng laway magdagdag ng 4 dami ng tubig).

Pag-unlad

1. Enzymatic hydrolysis ng starch

Ang salivary amylase ay gumaganap bilang isang enzyme na nag-hydrolyze ng starch sa mga bahagi nito (maltose, glucose). Ang mga resulta ng eksperimento ay tinasa gamit ang mga reaksyon ng kulay - na may yodo at reaksyon ng Trommer (kwalitibong reaksyon sa glucose). Ang unhydrolyzed starch ay nagbibigay ng asul na kulay na may yodo at negatibong reaksyon ng Trommer. Ang mga produkto ng starch hydrolysis ay hindi tumutugon sa yodo, ngunit nagbibigay ng kulay sa reaksyon ng Trommer.

Ang mga volume ay maaaring masukat sa mga patak: 1 drop ay humigit-kumulang 0.2 ml.

1. Kumuha ng dalawang test tubes (No. 1 at No. 2) at magdagdag ng 10 patak ng 1% starch solution sa bawat isa.

2. Magdagdag ng 4 na patak ng tubig (kontrol) sa test tube No. 1, ihalo nang mabuti ang mga nilalaman at ilagay ang test tube sa isang paliguan ng tubig o sa isang thermostat sa 37 °C sa loob ng 20 minuto.

3. Pagkatapos ng 5 minuto, magdagdag ng 4 na patak ng diluted na solusyon ng laway sa test tube No. 2 at ilagay din sa thermostat sa loob ng 20 minuto,

4. Pagkatapos itago sa thermostat, ilipat ang 4 na patak mula sa test tube No. 1 sa 2 magkaibang test tube.

5. Magdagdag ng 1 patak ng 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide sa isa sa mga tubo, 1 patak ng 5% na solusyon ng tansong sulpate at 4 na patak ng 10% na solusyon ng sodium hydroxide sa isa, at maingat na init itong test tube sa pigsa.

6. Ulitin ang parehong sa mga nilalaman ng test tube No. 2.

Sa pagkakaroon ng tubig, ang hydrolysis ng starch ay hindi nangyayari, at sa reaksyon sa yodo isang asul na kulay ng almirol ay dapat lumitaw, at sa reaksyon ng Trommer ang solusyon ay dapat manatiling asul. Ang salivary amylase ay nag-hydrolyze ng starch sa glucose: walang reaksyon sa yodo, ngunit sa reaksyon ng Trommer, ang kulay ay nangyayari sa unang dilaw (pagbuo ng CuOH), at pagkatapos ay brick-red (pagbuo ng Cu(OH) 2).

2. Pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme

Ang bawat enzyme ay kumikilos lamang sa isang substansiya o grupo ng mga katulad na substrate. Ito ay dahil sa pagsusulatan sa pagitan ng istraktura ng enzyme (aktibong sentro nito) at ng istraktura ng substrate. Halimbawa, ang amylase ay kumikilos lamang sa starch, at sucrase lamang sa sucrose.

1. Paghahanda ng solusyon ng sucrase. Kumuha ng 10 g ng sariwa o 3 g ng dry baker's yeast, giling sa isang porselana na mortar na may 6 ML ng distilled water, magdagdag ng 20 ML ng tubig at i-filter sa cotton wool (imbak sa refrigerator).

2. Paghahanda ng amylase solution. Sukatin ang 50 ML ng distilled water at banlawan ang iyong bibig dito sa 2-4 na dosis sa loob ng 3-5 minuto. Ang nakolektang likido ay sinasala sa pamamagitan ng cotton wool at ginagamit bilang amylase solution.

3. Kumuha ng 4 na tubo. Magdagdag ng 10 patak ng 1% starch solution sa mga test tube No. 1 at No. 2. Magdagdag ng 10 patak ng 2% sucrose solution sa mga test tube No. 3 at No. 4. Magdagdag ng 5 patak ng amylase solution sa mga test tube No. 1 at No. 3. Magdagdag ng 5 patak ng sucrase solution sa mga test tube No. 2 at No. 4. Haluin at panatilihin sa isang thermostat sa temperaturang 38–40 °C sa loob ng 15 minuto.

Magsagawa ng mga reaksyon na may yodo at Trommer kasama ang mga nilalaman ng lahat ng apat na tubo ng pagsubok. Punan ang talahanayan.

mesa. Pagpapasiya ng pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme

Sa mga konklusyon, dapat tandaan kung saan ang test tube at sa ilalim ng kung anong mga kondisyon ang nakita ng pagkilos ng mga enzyme at bakit.

3. Epekto ng pH sa aktibidad ng enzyme

Para sa bawat enzyme mayroong isang tiyak na halaga ng reaksyon ng kapaligiran kung saan ito ay nagpapakita ng pinakamataas na aktibidad. Ang pagbabago sa pH ng kapaligiran ay nagdudulot ng pagbaba o kumpletong pagsugpo sa aktibidad ng enzyme.

Magdagdag ng 1 ml ng distilled water sa 8 test tubes. Magdagdag ng 1 ml ng 0.2% hydrochloric acid solution sa test tube No. 1 at ihalo. Kumuha ng 1 ml ng pinaghalong mula sa test tube No. 1 at ilipat ito sa test tube No. 2, paghaluin, ilipat ang 1 ml sa test tube No. 3, atbp. Kumuha ng 1 ml mula sa test tube No. 8 at ibuhos ito. Kumuha kami ng media na may iba't ibang halaga ng pH. Ang mga halaga ng pH ay maaaring suriin gamit ang isang pH meter o unibersal na papel na tagapagpahiwatig.

Magdagdag ng 2 ml ng 1% starch solution at 1 ml ng amylase solution sa bawat test tube (tingnan sa itaas). Iling ang mga test tube at ilagay sa thermostat sa 37 ° C sa loob ng 15 min.

Pagkatapos ng paglamig, magdagdag ng isang patak ng 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide sa lahat ng mga tubo ng pagsubok. Ang kumpletong hydrolysis ay magaganap sa mga test tube No. 5 at No. 6, kung saan ang pH ng medium na solusyon ay nasa hanay na 6.8-7.2, i.e. sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon para sa pagkilos ng amylase.

Laboratory work No. 3. "Pagtuklas ng mga protina sa mga biological na bagay"

Layunin ng gawain: patunayan ang pagkakaroon ng mga protina sa mga biyolohikal na bagay.

Kagamitan: rack na may mga test tube, pipette, paliguan ng tubig, dropper; solusyon sa puti ng itlog; 10% NaOH solusyon, 1% tansong sulpate solusyon, 0.5% may tubig ninhydrin solusyon; nitric acid (puro).

Pag-unlad

1. Biuret reaction para sa pagtukoy ng mga peptide bond.

Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng isang peptide bond sa isang alkaline na kapaligiran upang bumuo ng mga makulay na kumplikadong compound na may tansong sulpate.

Magdagdag ng 5 patak ng 10% egg white solution (ang puti ay sinasala sa pamamagitan ng gauze, pagkatapos ay diluted 1:10 na may distilled water), tatlong patak ng 10% sodium hydroxide solution at 1 drop ng 1% copper sulfate solution sa isang pagsubok tubo at ihalo.

Ang mga nilalaman ng test tube ay nakakakuha ng kulay asul-lila.

2. Ninhydrin reaction.

Ang mga protina, polypeptides at libreng amino acid ay nagbibigay ng asul o violet na kulay na may ninhydrin.

Magdagdag ng 5 patak ng 10% egg white solution sa isang test tube, magdagdag ng 5 patak ng 0.5% aqueous solution ng ninhydrin at init. Pagkatapos ng 2-3 minuto, bubuo ang kulay rosas o asul-lila.

3. Reaksyon ng Xanthoprotein (Greek. xantos- dilaw). Gamit ang reaksyong ito, ang mga amino acid na naglalaman ng mga singsing na benzene (tryptophan, tyrosine, atbp.) ay nakita sa protina.

Magdagdag ng 5 patak ng 10% egg white solution sa isang test tube, magdagdag ng 3 patak ng concentrated nitric acid (maingat) at init. Pagkatapos ng paglamig, magdagdag ng 5-10 patak ng 10% sodium hydroxide solution sa test tube hanggang lumitaw ang isang kulay kahel na kulay (ito ay nauugnay sa pagbuo ng sodium salt ng cyclic nitro compounds).

Mga kristal sa mga selula ng halaman

Trabaho sa laboratoryo No. 4. "Pagtuklas ng mga carbohydrate sa mga biological na bagay"

Layunin ng gawain: patunayan ang pagkakaroon ng carbohydrates sa mga biological na bagay.

Kagamitan: rack na may mga test tube; pipette, paliguan ng tubig; 1% na solusyon sa almirol, 1% na solusyon sa sucrose, 1% na solusyon sa fructose, 1% na solusyon sa yodo (sa potassium iodide solution); 1% na solusyon sa alkohol ng naphthol, 1% na solusyon sa alkohol ng thymol; sulfuric acid (puro); Selivanov's reagent (0.5 g ng resorcinol sa 100 ml ng 20% ​​hydrochloric acid).

Pag-unlad

1. Pagtuklas ng almirol.

Magdagdag ng 10 patak ng 1% starch solution at isang drop ng 1% solution ng yodo sa potassium iodide sa isang test tube. Ang mga nilalaman ng test tube ay nakakakuha ng kulay asul-lila.

2. Pagtuklas ng carbohydrates.

Sa pamamagitan ng reaksyon sa naphthol o thymol, ang maliit na halaga ng carbohydrates o carbohydrate na bahagi sa mga kumplikadong compound ay nakita.

Magdagdag ng 10 patak ng 1% sucrose solution sa dalawang test tubes. Magdagdag ng 3 patak ng 1% alcohol solution ng naphthol sa isang test tube. Sa isa pang test tube - 3 patak ng isang 1% na solusyon sa alkohol ng thymol. Ibuhos ang 0.5 ml ng concentrated sulfuric acid sa pareho (maingat) at sa hangganan ng dalawang likido ay obserbahan ang isang kulay na violet sa isang test tube na may naphthol at isang pulang kulay sa isang test tube na may thymol.

3. Pagtuklas ng fructose (reaksyon ng Selivanov).

Ang fructose, kapag pinainit ng hydrochloric acid at resorcinol, ay nagbibigay ng cherry-red na kulay.

Ibuhos ang 10 patak ng Selivanov's reagent at 2 patak ng 1% fructose solution sa isang test tube at painitin nang dahan-dahan. Ang isang pulang kulay ay sinusunod.

Laboratory work No. 5. "Pagtuklas ng mga lipid sa mga biological na bagay"

Layunin ng gawain: patunayan ang pagkakaroon ng mga lipid sa mga biyolohikal na bagay.

Kagamitan: rack na may mga test tube, paliguan ng tubig, pipette, baso ng baso, stick, gasa; pula ng itlog ng manok, 1% na solusyon sa kolesterol sa chloroform; puro sulfuric acid, acetone.

Pag-unlad

1. Pagtuklas ng lecithin.

Ang lecithin ay kabilang sa pangkat ng mga phospholipid, bahagi ng mga lamad ng cell, at bumubuo sa karamihan ng tisyu ng utak. Ang lecithin ay hindi matutunaw sa tubig at acetone, ngunit natutunaw sa ethyl alcohol, eter at chloroform.

Ilagay ang bahagi ng pula ng itlog ng manok sa isang baso. Habang hinahalo gamit ang isang stick, magdagdag ng mainit na ethyl alcohol na patak ng patak (sa rate na 80 ml bawat buong pula ng itlog). Init ang alkohol sa isang paliguan ng tubig lamang! Kapag ang solusyon ay lumamig, i-filter ito sa isang tuyong prasko. Ang filtrate ay dapat na malinaw. Dapat itong gamitin kaagad.

Magdagdag ng 10 patak ng acetone sa isang tuyong test tube at magdagdag ng alkohol na solusyon ng lecithin patak-patak. Isang puting precipitate ang bumubuo.

2. Pagtuklas ng kolesterol.

Ang kolesterol ay isang sangkap na tulad ng taba na may malaking kahalagahan para sa katawan. Ito ay matatagpuan sa mga lamad ng maraming mga organo at tisyu at isang pasimula ng mga acid ng apdo, bitamina D, mga sex hormone, at mga adrenal hormone. Ang reaksyon ng Salkovsky ay batay sa katotohanan na sa ilalim ng impluwensya ng puro sulfuric acid, ang kolesterol ay dehydrated upang bumuo ng pulang kulay na kolesterol.

Magdagdag ng 15–20 patak ng 1% chloroform solution ng cholesterol sa isang tuyong test tube at (maingat) magdagdag ng 0.5 ml ng concentrated sulfuric acid sa kahabaan ng dingding ng sisidlan. Lumilitaw ang isang pulang singsing sa likidong interface.

Laboratory work No. 6. "Paghihiwalay ng deoxynucleoprotein mula sa spleen (liver) tissue. Kwalitatibong reaksyon sa DNA"

Layunin ng gawain: patunayan na ang mga nucleic acid ay nakapaloob sa malalaking dami sa anyo ng mga compound na may mga protina (deoxynucleoproteins - DNP) sa mga tisyu na mayaman sa nuclei (spleen, thymus, liver, atbp.).

Kagamitan: tumayo gamit ang mga test tube, mortar at pestle, glass powder o hugasan na buhangin, crystallizer, 50 ML at 300 ML graduated cylinders, 1 ml pipette, bingot na kahoy na stick, paliguan ng tubig, gasa para sa pagsala; 5% sodium chloride solution (naglalaman ng 0.04% tribasic phosphate), 0.4% sodium hydroxide solution; diphenylamine reagent; pali (atay) sariwa o nagyelo; Yeast RNA, bagong inihanda na 0.1% na solusyon.

Pag-unlad

1. Paghihiwalay ng deoxynucleoprotein (DNP) mula sa spleen (liver) tissue.

Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng DNP na matunaw sa mga solusyon ng asin na may mataas na lakas ng ionic at namuo kapag bumababa ang kanilang konsentrasyon.

Sa isang mortar na may isang maliit na halaga ng pulbos ng salamin, lubusan na gilingin ang 2-3 g ng tissue, unti-unting pagdaragdag ng sodium chloride solution sa mga bahagi ng 10-15 ml (kabuuang humigit-kumulang 40 ml ng solusyon ang natupok) sa loob ng 12-15 minuto.

I-filter ang nagresultang malapot na solusyon sa pamamagitan ng dalawang layer ng gauze sa isang crystallizer. Gamit ang isang silindro, sukatin ng anim na beses (na may kaugnayan sa filtrate) ang dami ng distilled water at, dahan-dahang hinahalo gamit ang isang kahoy na stick, ibuhos sa filtrate. Ang nagreresultang mga thread ng DNP ay isinusugat sa isang stick, pagkatapos ay maaari silang ilipat sa isang test tube para sa karagdagang paggamit.

2. Kwalitatibong reaksyon sa DNA.

Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng deoxyribose, na bahagi ng DNA ng deoxyribonucleoproteins, na bumuo ng mga asul na compound na may diphenylamine kapag pinainit sa isang medium na naglalaman ng pinaghalong glacial acetic at concentrated sulfuric acid. Sa ribose RNA, ang isang katulad na reagent ay nagbibigay ng berdeng kulay.

Paghahanda ng diphenylamine reagent: I-dissolve ang 1 g ng diphenylamine sa 100 ml ng glacial acetic acid, magdagdag ng 2.75 ml ng concentrated sulfuric acid sa solusyon.

Magdagdag ng 1 ml ng 0.4% sodium hydroxide solution sa 1/4 ng DNP sediment (hanggang sa matunaw). Magdagdag ng 0.5 ml ng diphenylamine reagent. Paghaluin ang mga nilalaman ng test tube at ilagay sa kumukulong tubig sa loob ng 15-20 minuto. Pansinin ang katangian ng kulay.

Laboratory work No. 7. "Mga tampok na istruktura ng prokaryotic at eukaryotic cells"

Layunin ng gawain: batay sa pag-aaral ng mga selula ng bakterya (prokaryotes), halaman at hayop (eukaryotes), upang matuklasan ang mga pangunahing pagkakatulad sa istruktura ng bakterya, hayop at halaman bilang isang tagapagpahiwatig ng pagkakaisa ng organisasyon ng mga buhay na anyo.

Kagamitan: mikroskopyo; mga slide at coverslip; pipette, baso ng tubig, sipit, scalpels, solusyon sa yodo, may tubig na solusyon ng tinta; fuchsin, methylene blue solution, piraso ng karne, isda o puti ng itlog, sibuyas; talahanayan ng istraktura ng mga selula ng bacterial, halaman at hayop.

Pag-unlad

1. Maghanda ng mga pagbubuhos nang maaga mula sa iba't ibang mga produkto: karne, isda, puti ng itlog.

Gumiling ng isang maliit na halaga ng materyal at ilagay ito sa isang prasko, magdagdag ng tisa sa dulo ng isang scalpel. Punan ng tubig ang 2/3 ng volume. Panatilihin ang prasko na may pagbubuhos sa isang mainit na lugar (sa isang madilim na lugar) sa loob ng 3-5 araw. Sa panahong ito, maraming iba't ibang bakterya ang naipon sa kapaligiran.

2. Maglagay ng isang patak ng pagbubuhos sa isang glass slide. Suriin ang gamot gamit ang isang ×40 lens, ngunit maaari mo ring subukan ang isang ×90 lens (isang pansamantalang gamot ay inihanda ayon sa mga panuntunang inilarawan sa nakaraang gawain).

3. Magdagdag ng isang patak ng mascara. Laban sa pangkalahatang background, ang mga bacterial cell ay hindi nabahiran.

4. Gumuhit ng bacterial cells.

5. Maghanda ng pansamantalang paghahanda ng selula ng halaman. Ang nuclei sa mga hindi nabahiran na mga selula ay hindi nakikita.

Paghiwalayin ang mataba na kaliskis mula sa isang piraso ng sibuyas. May manipis na pelikula sa loob na kailangang tanggalin at putulin. Maglagay ng isang piraso ng pelikula sa isang glass slide, i-pipette ang iodine solution, ihulog ito sa pelikula, at takpan ng coverslip.

Maaari kang maghanda ng isang paghahanda ng isang dahon ng elodea, kung saan nakikita ang mga chloroplast - berdeng plastid.

6. Suriin ang paghahanda sa mababang magnification. Ang malalaking bilog na nuclei sa mga selula ay nabahiran ng dilaw na may yodo.

7. I-on ang mikroskopyo sa mataas na magnification at hanapin ang cell membrane. Sa nucleus maaari mong makita ang 1-2 nucleoli, kung minsan ang butil-butil na istraktura ng cytoplasm ay nakikita. Ang mga walang bahid na voids sa cytoplasm ng mga cell ay mga vacuoles.

8. Gumuhit ng ilang mga cell. Label: lamad, cytoplasm, nucleus, vacuoles (kung nakikita).

9. Sa tapos na paghahanda, suriin ang mga selula ng hayop at i-sketch ang mga ito. Dapat ipahiwatig ng figure: lamad, cytoplasm, nucleus.

10. Magkaroon ng magkasanib na talakayan. Anong mga probisyon ng teorya ng cell ang maaaring makumpirma ng mga resulta ng gawaing isinagawa?

Laboratory work No. 8. "Physiological properties ng cell membrane"

Layunin ng gawain: ipakita na ang cell lamad ay may pumipili na pagkamatagusin, ipinapakita ang papel ng lamad sa proseso ng phagocytosis at pinocytosis, at maging pamilyar din sa cell plasmolysis - ang proseso ng paghihiwalay ng protoplast (mga nilalaman ng cell) mula sa mga dingding ng cell.

Kagamitan: mikroskopyo, takip na baso at slide, scalpels, dissecting needles, filter paper, pipette, tinta; kultura ng ciliates o amoebas, tissue culture sa isang nutrient medium, mga piraso ng dahon ng elodea; mga solusyon: potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride,
2% albumin solution, 10% sodium chloride solution; distilled water.

Pag-unlad

1. Ilagay ang ciliates, amoebae o mga piraso ng cultured tissue sa isang 10% na solusyon ng sodium o potassium chloride. Maghanda ng paghahanda para sa mikroskopyo. Ang pag-urong ng cell ay makikita, na nagpapahiwatig ng pagkamatagusin ng lamad ng cell. Sa kasong ito, ang tubig ay umaalis sa selula sa kapaligiran.

2. Ilipat ang mga cell sa isang patak ng distilled water o alisin ang solusyon mula sa ilalim ng cover glass gamit ang filter paper at palitan ito ng distilled water. Pagmasdan kung paano namamaga ang mga selula, dahil... dumadaloy ang tubig sa kanila.

3. Ilagay ang mga ciliates o mga piraso ng cultured tissue sa isang mababang konsentrasyon na solusyon ng calcium chloride o magnesium chloride. Ang mga ciliate at kulturang selula ay patuloy na nabubuhay. Ang mga ion ng kaltsyum at magnesiyo ay nagbabawas sa pagkamatagusin ng lamad ng cell. Walang paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng shell.

4. Ilagay ang amoeba sa isang patak ng 2% albumin solution (manok na puti ng itlog). Maghanda ng paghahanda para sa mikroskopyo. Pagkaraan ng ilang oras, nabuo ang mga vesicle, protrusions, at tubules sa ibabaw ng amoebas. Tila "kumukulo" ang ibabaw ng amoeba. Ito ay sinamahan ng matinding paggalaw ng likido malapit sa ibabaw ng lamad. Ang mga patak ng likido ay napapalibutan ng mga protrusions ng cytoplasm, na pagkatapos ay magkakalapit. Minsan biglang lumilitaw ang mga pinocytotic vesicle. Ito ay nagpapahiwatig na ang mga likidong patak kasama ang mga sangkap na natunaw dito ay mabilis na nakukuha. Pinocytosis ay sanhi ng mga sangkap na nagpapababa sa pag-igting sa ibabaw ng lamad ng cell. Halimbawa, mga amino acid, ilang mga asing-gamot.

Mag-iniksyon ng kaunting tinta sa patak ng likido kung saan matatagpuan ang amoeba. Ihanda ang gamot. Pagkaraan ng ilang oras, ang mga amoeba ay nagsisimulang dahan-dahang lumipat patungo sa mga butil ng bangkay, na naglalabas ng pseudopodia (falsepods). Ang mga butil ng bangkay ay nakakabit sa ibabaw ng pseudopodia, ay napapalibutan ng mga ito, at pagkaraan ng ilang oras ay nahuhulog ang kanilang mga sarili sa cytoplasm. Sa ilalim ng mikroskopyo, ang phenomenon ng phagocytosis sa amoeba ay sinusunod.

Panitikan para sa mga guro

1. Welsh U., Storch F. Panimula sa cytology. Pagsasalin kasama niya. – M.: Mir, 1986.
2. Zavarzin A.A. at iba pa. Biology ng cell. – St. Petersburg: St. Petersburg State University Publishing House, 1992.
3. Swanson K., Webster P.– M.: Mir, 1982.
4. Lamb M. Biology ng pagtanda. – M.: Mir, 1980.
5. Markosyan A.A. Pisyolohiya. – M.: Medisina, 1968.
6. Liberman E.A.
7. Ermolaev M.V. Biyolohikal na kimika. – M.: Medisina, 1984.
8.Ruvinsky A.O. Pangkalahatang biology. – M.: Edukasyon, 1993.

Panitikan para sa mga mag-aaral

1. Green N., Stout W., Taylor D. Biology. Sa 3 volume - M.: Mir, 1993.
2. De Duve K. Paglalakbay sa mundo ng isang buhay na cell. – M.: Mir, 1982.
3. Liberman E.A. Buhay na selda. – M.: Mir, 1987.
4. Kemp P., Arms K. Panimula sa biology. – M.: Mir, 1988.

BELARUSIAN STATE UNIVERSITY

DEPARTMENT OF BIOLOGY

Department of Plant Physiology at Biochemistry

PISIOLOHIYA

HALAMAN

MGA SEL

para sa mga workshop sa laboratoryo

"Physiology ng Halaman"

para sa mga mag-aaral ng Faculty of Biology

V. M. Yurin, A. P. Kudryashov, T. I. Ditchenko, O. V. Molchan, I. Smolich Inirerekomenda ng Academic Council ng Faculty of Biology Hunyo 16, 2009, protocol No. Reviewer Candidate ng Biological Sciences, Associate Professor M. A Juice Physiology ng mga selula ng halaman: paraan. mga rekomendasyon para sa mga klase sa laboratoryo ng workshop na "Plant Physiology" para sa mga mag-aaral ng F ng Faculty of Biology / V. M. Yurin [et al.].

– Minsk: BSU, 2009. – 28 p.

Ang manwal na ito ay isang mahalagang elemento ng pang-edukasyon at metodolohikal na kumplikado sa disiplina na "Plant Physiology" at kasama ang gawaing laboratoryo sa seksyong "Physiology of Plant Cells".

Inilaan para sa mga mag-aaral ng Faculty of Biology na nag-aaral sa mga specialty na "Biology" at "Bioecology".

UDC 581. BBK 28. © BSU,

MULA SA MGA MAY-AKDA

Ang mga rekomendasyong metodolohikal para sa mga klase sa laboratoryo ay isang mahalagang bahagi ng kursong “Plant Physiology”. Ang layunin ng publikasyon ay upang mapahusay ang independiyenteng gawain ng mga mag-aaral, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang indibidwal na proseso ng pag-aaral ay dapat maging epektibo. Ang workshop sa kursong "Plant Physiology" ay inilaan upang pagsamahin ang teoretikal na materyal, makakuha ng mga praktikal na kasanayan sa trabaho at maging pamilyar sa mga pangunahing pamamaraan ng pagsasaliksik sa mga proseso ng physiological ng mga halaman. Ang mga mag-aaral ay inaalok ng mga takdang-aralin na nagdedetalye ng makatotohanang materyal na dapat nilang makabisado nang mag-isa.

Papayagan ka nitong gamitin ang oras sa silid-aralan nang mas mahusay.

1. PLANT CELL PAANO

OSMOTIC SYSTEM

Ang mga osmotic system ay mga sistema na binubuo ng dalawang solusyon ng mga sangkap na may magkakaibang konsentrasyon, o isang solusyon at isang solvent, na pinaghihiwalay ng isang semi-permeable membrane. Ang perpektong semi-permeable na lamad ay nagbibigay-daan sa mga solvent na molekula na dumaan ngunit hindi natatagusan sa mga solute na molekula. Sa lahat ng biological system, tubig ang solvent. Ang pagkakaiba sa komposisyon at konsentrasyon ng mga sangkap sa magkabilang panig ng isang semi-permeable membrane ay ang sanhi ng osmosis - ang direktang pagsasabog ng mga molekula ng tubig sa pamamagitan ng isang semi-permeable na lamad.

Kung abstract natin mula sa detalyadong istraktura ng cell ng halaman at isaalang-alang ito mula sa punto ng view ng osmotic na modelo, kung gayon maaari itong maitalo na ang cell ng halaman ay isang buhay na osmotic system.

Ang lamad ng plasma ay semipermeable, at ang cytoplasm at tonoplast ay kumikilos bilang isang yunit. Sa labas ng semipermeable membrane ay isang cell wall na lubos na natatagusan ng tubig at mga sangkap na natunaw dito at hindi nakakasagabal sa paggalaw ng tubig. Ang pangunahing papel ng osmotic space ng cell ay nilalaro ng vacuole, na puno ng isang may tubig na solusyon ng iba't ibang mga osmotically active substance - mga sugars, organic acids, salts, water-soluble pigments (anthocyanins, atbp.). Gayunpaman, ito ay isang medyo pinasimple na ideya ng isang cell bilang isang osmotic system, dahil ang anumang cytoplasmic organelle na napapalibutan ng isang lamad ay isang osmotic cell din. Bilang resulta, ang osmotic na paggalaw ng tubig ay nangyayari sa pagitan ng indibidwal na organelle at ng cytosol.

MGA MODELONG PLANT CELL

Panimulang pananalita. Ang mga natatanging katangian ng physicochemical ng biomembranes ay nagsisiguro ng daloy ng tubig at ang paglikha ng mataas na hydrostatic pressure (turgor) sa cell ng halaman, ang pagpapanatili ng isang anisotropic na pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng cell at ang kapaligiran nito, ang pumipili ng pagsipsip at pagpapalabas ng mga sangkap, at isang bilang ng iba pang mga function.

Ang hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng isang plasma membrane sa ibabaw ng cell ay iniharap sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo. Ang pang-agham na katwiran para sa hypothesis na ito (konsepto) ay ibinigay ni W. Pfeffer batay sa isang paliwanag ng mga phenomena ng plasmolysis at deplasmolysis. Ayon kay Pfeffer, ang lamad na ito ay may pag-aari ng "semi-permeable", iyon ay, ito ay natatagusan sa tubig at hindi natatagusan sa mga sangkap na natunaw sa tubig. Sa mga sumunod na taon, isinagawa ang mga pag-aaral na naging posible hindi lamang upang patunayan ang pagkakaroon ng gayong istraktura sa ibabaw ng cell, kundi pati na rin pag-aralan ang ilan sa mga katangian ng istrukturang ito na hindi nakikita sa mga optical microscope. Gayunpaman, hanggang sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo. Ang mga biomembrane ay nanatiling hypothetical na istruktura lamang ng isang buhay na selula. Samakatuwid, upang ipakita ang ilang mga katangian ng lamad ng plasma at ipaliwanag ang mga pattern ng paggana ng mga mekanismo na nauugnay sa lamad ng plasma, lumikha ang mga mananaliksik ng mga modelo ng cell ("artipisyal na mga cell").

Sa iba't ibang yugto ng panahon, lumitaw ang mga sistema ng modelo - "artipisyal na mga cell" ni Pfeffer, Traube, Jacobs at iba pa. Ang unang dalawa sa nabanggit na mga modelo ay nagpakita ng mga phenomena ng osmosis, ang pangatlo - ang mga pattern ng paglilipat ng mahinang electrolytes sa pamamagitan ng biomembrane. Kapag nagsasagawa ng gawaing laboratoryo, iminungkahi na lumikha ng mga sistema ng modelo ng "artipisyal na cell" ayon sa Traube at Jacobs (binago).

Kapag bumubuo ng mga "artipisyal na cell" na mga modelo ng Pfeffer at Traube, sa interface sa pagitan ng mga solusyon ng dilaw na asin ng dugo at tansong sulpate, nabuo ang isang hindi malulutas na tubig na amorphous mass ng iron sulfate na tanso, na may halos perpektong osmotic na katangian - pagkamatagusin sa tubig at impermeability sa mga dissolved substance. Dahil ang isang iron-copper membrane ay naghihiwalay sa dalawang solusyon, ang direksyon at magnitude ng daloy ng tubig sa pamamagitan nito ay matutukoy ng pagkakaiba sa mga potensyal na kemikal ng mga molekula ng tubig sa magkabilang panig ng lamad. Kung ang naturang lamad ay naghihiwalay ng dalawang solusyon ng parehong sangkap, kung gayon ang potensyal na kemikal ng mga molekula ng tubig ay magiging mas mataas sa mas dilute na solusyon, at ang tubig ay lilipat patungo sa solusyon ng mas mababang konsentrasyon. Kapag tinutukoy ang direksyon ng paggalaw ng tubig sa isang sistema na naglalaman ng iba't ibang mga sangkap sa magkabilang panig ng lamad, ang antas ng dissociation ng mga sangkap, valence at pagkamatagusin ng lamad para sa mga ions ay dapat isaalang-alang. Upang gawing simple ang talakayan ng eksperimento upang makakuha ng isang "artipisyal na cell" ayon kay Traube, ipinapalagay namin na ang lamad na gawa sa iron sulfide na tanso ay ganap na hindi natatagusan ng mga dissolved substance, ang antas ng dissociation ng yellow blood salt at copper sulfate sa mga solusyon ay ang pareho. Sa kasong ito, upang ihambing ang mga halaga ng potensyal na kemikal ng mga molekula ng tubig, maaari mong gamitin ang mga normal na konsentrasyon ng ipinahiwatig na mga asing-gamot.

Ang mga pangunahing prinsipyo ng proseso ng pagsasabog ng mga sangkap ng iba't ibang mga polaridad sa pamamagitan ng mga lamad ng plasma ay itinatag sa unang kalahati ng ikadalawampu siglo. Ayon sa pananaliksik nina Collander at Barlund, ang permeability coefficient ng isang lamad sa anumang substance ay maaaring mahulaan ng molecular weight ng huli at ng equilibrium distribution coefficient nito (kр) sa pagitan ng tubig at vegetable oil:

kung saan ang CM at SV ay ang mga konsentrasyon ng sangkap na itinatag sa isang sistema ng mga solvent na nakikipag-ugnayan sa isa't isa - langis at tubig - sa isang estado ng ekwilibriyo. Para sa karamihan ng mga substance na kumakalat sa plasma membrane, mayroong direktang proporsyonalidad sa pagitan ng produktong Pi M i at kр (Pi ay ang permeability coefficient ng lamad na may kinalaman sa substance i; Mi ay ang molekular na timbang ng substance i).

Ang kр coefficient sa kasong ito ay gumaganap bilang isang quantitative measure ng antas ng hydrophobicity: mas maraming hydrophobic substance ang naiipon sa langis at nailalarawan sa pamamagitan ng malaking halaga ng kр, habang ang mga hydrophilic substance, sa kabaligtaran, ay naiipon sa aqueous phase, kung saan ang kр mas maliit ang halaga. Alinsunod dito, ang mga non-polar compound ay dapat tumagos sa cell bilang isang resulta ng proseso ng pagsasabog sa pamamagitan ng layer ng mga lipid ng lamad nang mas madali kaysa sa mga polar. Ang antas ng hydrophobicity ay tinutukoy ng istraktura ng molekula ng sangkap. Gayunpaman, ang hydrophobicity ng isang sangkap ay higit na nakasalalay sa antas ng ionization ng mga molekula nito sa solusyon. Kaugnay nito, ang antas ng ionization ng maraming mga organic at inorganic na sangkap (mahina electrolytes) ay tinutukoy ng halaga ng pH ng solusyon.

Ang "artificial cell" ni Jacobs ay nagmomodelo ng selective permeability ng plasma membrane ng mga cell ng halaman patungo sa mga electrically neutral na molekula ng mahinang electrolytes. Sa kanyang orihinal na disenyo ng isang "artipisyal na cell," ginamit ni Jacobs ang isang flap ng balat ng palaka bilang isang analogue ng plasmalemma. Sa iminungkahing gawain, ang isang pelikulang gawa sa isang hydrophobic (polymer) na materyal ay ginagamit bilang isang modelo ng plasmalemma. Ginawa ito hindi lamang para sa mga kadahilanan ng sangkatauhan - ang polymer film ay mas malinaw na nagmomodelo ng mga katangian ng physicochemical ng lipid bilayer ng plasmalemma.

Ang pagiging isang mahinang base, ang ammonium ay umiiral sa may tubig na mga solusyon sa anyo ng NH3 at NH4+, ang ratio ng konsentrasyon na kung saan ay depende sa pH ng daluyan at para sa dilute aqueous na solusyon ay tinutukoy ng dissociation constant pKa, na sa 25 °C ay pantay. hanggang 9.25:

kung saan at ang mga konsentrasyon ng mga molekula ng ammonia at mga ion ng ammonium, ayon sa pagkakabanggit.

Kung ang mga uncharged na molekula ng ammonia lamang ang maaaring tumagos sa lamad, kung gayon madaling ipakita na ang mga konsentrasyon ng mga ammonium ions sa iba't ibang panig ng lamad sa balanse ay depende sa pH ng mga solusyon na nakikipag-ugnay sa lamad. Upang ipakita ang proseso ng transportasyon ng ammonia sa isang lamad sa "artipisyal na cell" ni Jacobs, ginagamit ang kakayahang maglipat ng pH.

Layunin ng trabaho. Kumuha ng "artipisyal na mga cell" gamit ang mga pamamaraan ng Traube at Jacobs at obserbahan ang phenomenon ng osmosis - ang paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng isang semi-permeable na lamad kasama ang gradient ng osmotic na potensyal.

Mga materyales at kagamitan: 1.0 N na solusyon ng dilaw na asin ng dugo, tanso sulfate, ammonium chloride, sodium hydroxide at hydrochloric acid, 1% aqueous alcohol solution ng neutral na pula, unibersal na indicator paper, mga fragment ng glass tubes na natunaw sa dulo, polymer film, mga thread , mga test tube , 3 baso na may kapasidad na 150–200 ml, segundometro.

1. Paghahanda ng "artificial cell" ni Traube. Sa pamamagitan ng dilution, maghanda ng 1.0 N solution ng yellow blood salt (K4Fe(CN)6), 0.5 N at 1.N solution ng copper sulfate (CuSO45 H2O). Kumuha ng dalawang test tube. Ibuhos ang 0.5 N sa isa, at 1.0 N na solusyon ng tansong sulpate sa isa pa. Maingat na i-pipet sa dingding ng mga test tube sa bawat 1.0 N solusyon ng dilaw na asin sa dugo. Sa ibabaw ng contact ng mga solusyon ng tansong sulpate at dilaw na asin ng dugo, nabuo ang isang lamad ng iron sulfide na tanso:

Ang isang amorphous precipitate ng iron-synoxide na tanso ay may halos perpektong osmotic na mga katangian, samakatuwid, kapag ang potensyal ng kemikal ng mga molekula ng H2O ay naiiba, ang isang daloy ng tubig ay dapat na obserbahan, na humahantong sa isang pagbabago sa dami ng "artipisyal na cell". Dapat pansinin na ang lamad na gawa sa iron sulfide na tanso ay may mahinang pagkalastiko. Samakatuwid, kapag ang dami ng "artipisyal na cell" ay tumaas, ang lamad ay nasira.

Mag-ehersisyo. Subaybayan ang pag-uugali ng "artipisyal na mga cell" sa 0.5 N at 1.0 N na solusyon ng tansong sulpate. I-sketch ang "artipisyal na mga cell"

at ilarawan ang dinamika ng mga pagbabago sa kanilang hugis.

2. Pagkuha ng "artificial Jacobs cell". Sa pamamagitan ng pagbabanto, maghanda ng 200 ml ng 0.5 N ammonium chloride solution at 100 ml ng 0.5 N sodium hydroxide. Ibuhos ang solusyon ng sodium hydroxide sa isang baso, at hatiin ang solusyon ng ammonium chloride sa dalawang pantay na bahagi at ibuhos ang mga ito sa mga baso na may kapasidad na 150-200 ml. Gamit ang indicator paper at 1.0 N solution ng hydrochloric acid at sodium hydroxide, ayusin ang acidity ng solusyon sa unang baso sa pH 9.0, at sa pangalawa sa pH 7.0.

Kumuha ng 3 fragment ng glass tube. Maglagay ng isang piraso ng polymer film sa natunaw na dulo ng bawat isa at maingat na itali ang mga ito gamit ang sinulid. Magdagdag ng 5-10 patak ng neutral na pulang solusyon sa 50 ML ng tubig at bahagyang acidify ang daluyan na may 1-2 patak ng hydrochloric acid.

Punan ang "artificial Jacobs cells" (mga fragment ng glass tubes na may mga lamad) ng ipinahiwatig na indicator solution. Ilagay ang "artificial Jacobs cells" sa mga beaker na naglalaman ng mga solusyon ng sodium hydroxide at ammonium chloride upang ang media na ito ay madikit sa polymer membrane.

Ang ammonia ay nakakapag-diffuse sa pamamagitan ng hydrophobic phase ng polymer membrane. At dahil ang konsentrasyon nito sa loob ng "artipisyal na cell" ay bale-wala, ang mga molekula ng NH3 ay inililipat mula sa solusyon patungo sa "cell" at nagiging sanhi ng alkalization ng mga nilalaman ng glass tube, na napapansin ng pagkawala ng pulang-pula na kulay ng Mga nilalaman ng "intracellular".

Mag-ehersisyo. Tukuyin ang oras na kinakailangan para mawala ang pulang kulay ng indicator sa bawat variant ng eksperimento.

1. Bakit tumataas ang konsentrasyon ng asin malapit sa ibabaw ng "artificial cell" sa isang 0.5 N na solusyon ng tansong sulpate?

2. Bakit ang isang "artipisyal na cell" ay bumukol sa isang 0.5 N na solusyon ng tansong sulpate, ngunit sa isang 1.0 N na solusyon ang ibabaw nito ay matatag?

3. Sa anong mga kadahilanan nakasalalay ang antas ng paghihiwalay ng mga mahinang acid at base?

4. Bakit, kapag naglalagay ng "artipisyal na selula" sa isang solusyon ng sodium hydroxide, nawawala ang neutral na pulang kulay?

5. Bakit, kapag naglalagay ng "artipisyal na selula" sa isang neutral na solusyon ng ammonium chloride, may pagbabago sa pH ng mga nilalaman ng "intracellular" sa mahinang mga pangunahing halaga?

6. Ano ang osmosis?

7. Anong mga solusyon ang tinatawag na hypo-, iso- at hypertonic?

PHENOMENON NG PLASMOLYSIS AT DEPLASMOLYSIS

SELULA NG HALAMAN

Panimulang pananalita. Ang proseso ng tubig na umaalis sa isang cell ng halaman at pagpasok sa cell sa pamamagitan ng isang semi-permeable membrane ay maaaring masubaybayan sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga phenomena ng plasmolysis at deplasmolysis. Kapag ang isang cell ay inilagay sa isang solusyon na hypertonic na may kaugnayan sa cell sap, nangyayari ang plasmolysis - ang paghihiwalay ng protoplast mula sa cell wall dahil sa pagbaba sa dami nito dahil sa paglabas ng tubig mula sa cell patungo sa panlabas na solusyon. . Sa panahon ng plasmolysis, nagbabago ang hugis ng protoplast. Sa una, ang protoplast ay nahuhuli sa likod ng cell wall lamang sa ilang mga lugar, kadalasan sa mga sulok. Ang plasmolysis ng form na ito ay tinatawag na angular. Sa pagtaas ng tagal ng pagpapapisa ng itlog ng isang cell ng halaman sa isang hypertonic solution, ang sumusunod na anyo ng plasmolysis ay sinusunod - concave plasmolysis. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapanatili ng mga contact sa pagitan ng protoplast at ng cell wall sa magkahiwalay na mga lugar, sa pagitan ng kung saan ang hiwalay na mga ibabaw ng protoplast ay nakakakuha ng isang malukong hugis. Unti-unti, ang protoplast ay humihiwalay mula sa mga pader ng cell sa buong ibabaw at nagiging bilugan. Ang ganitong uri ng plasmolysis ay tinatawag na convex plasmolysis.

Matapos palitan ang panlabas na solusyon ng malinis na tubig, ang huli ay nagsisimulang dumaloy sa cell. Ang dami ng protoplast ay tumataas at nangyayari ang deplasmolysis. Matapos makumpleto, muling pinupuno ng protoplast ang buong dami ng cell.

Layunin ng trabaho. Patunayan, batay sa phenomena ng plasmolysis at deplasmolysis, na ang plant cell ay isang osmotic system.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, mga slide at takip na baso, talim ng pang-ahit, dissecting needle, sipit, 1 M sucrose solution, filter na papel, bombilya ng sibuyas.

Mula sa matambok na bahagi ng ibabaw ng mga kaliskis ng sibuyas, ang mga selula na kung saan ay may kulay na lila dahil sa pagkakaroon ng mga anthocyanin sa mga vacuoles, ang epidermis ay tinanggal gamit ang isang dissecting na karayom, inilagay sa isang patak ng tubig sa isang glass slide, natatakpan. na may coverslip at sinuri sa ilalim ng mikroskopyo. Pagkatapos ay palitan ang tubig ng isang 1 M sucrose solution. Upang gawin ito, maglagay ng isang malaking patak ng solusyon sa isang glass slide sa tabi ng coverslip at sipsipin ang tubig gamit ang isang piraso ng filter na papel, ilagay ito sa kabilang panig ng coverslip. Ulitin ang pamamaraan na ito ng 2-3 beses hanggang ang tubig ay ganap na mapalitan ng solusyon. Ang paghahanda ay sinusuri sa ilalim ng mikroskopyo. Ang isang unti-unting lag ng protoplast mula sa mga dingding ng cell ay napansin, una sa mga sulok, at pagkatapos ay kasama ang buong ibabaw ng mga dingding. Sa kalaunan, ang protoplast ay ganap na nahiwalay mula sa cell wall at nagkakaroon ng isang bilugan na hugis.

Pagkatapos, gamit ang pamamaraang inilarawan sa itaas, palitan ng tubig ang 1 M sucrose solution. Ang tubig ay pumapasok sa cell, na humahantong sa isang pagtaas sa dami ng protoplast, na unti-unting kumukuha ng dati nitong posisyon. Ang cell ay bumalik sa orihinal nitong estado.

Mag-ehersisyo. Iguhit ang mga naobserbahang anyo ng plasmolysis, gayundin ang mga yugto ng deplasmolysis. Bumuo ng mga konklusyon.

1. Anong mga tampok na istruktura ng isang cell ng halaman ang nagbibigay dito ng mga katangian ng isang osmotic system?

2. Ano ang plasmolysis? Ilarawan ang mga pangunahing anyo ng plasmolysis.

3. Ano ang deplasmolysis? Sa ilalim ng anong mga kondisyon ito sinusunod?

PAGTATAYA NG OSMOTIC PRESSURE

CELL JUICE PLASMOLYTIC

SA PAMAMARAAN

Panimulang pananalita. Kapag ang dalawang solusyon na naglalaman ng iba't ibang halaga ng mga dissolved substance ay nagkadikit, dahil sa likas na thermal motion ng mga molekula, nangyayari ang mutual diffusion, na humahantong sa equalization ng konsentrasyon ng mga dissolved substance sa buong volume, na katumbas ng sitwasyon ng paghahalo ng mga likido. Kung ang mga solusyon na ito ay pinaghihiwalay ng isang semi-permeable na lamad na nagpapanatili ng mga molekula ng mga dissolved substance, kung gayon ang mga solvent (tubig) na molekula lamang ang dadaan sa contact boundary ng mga solusyon. Bukod dito, nangyayari ang isang unidirectional na daloy ng tubig sa pamamagitan ng lamad (osmosis). Ang presyon na dapat ilapat sa isa sa mga solusyon ng sistema upang maiwasan ang pagpasok ng solvent dito ay tinatawag na osmotic pressure. Ang osmotic pressure ng isang solusyon ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon at ganap na temperatura nito. Itinatag ni Van't Hoff na ang osmotic pressure ng mga dilute na solusyon ay sumusunod sa mga batas ng gas at maaaring kalkulahin gamit ang formula:

kung saan ang R ay ang gas constant (0.0821); Т – ganap na temperatura (273 оС + t оС) ng solusyon; Ang C ay ang konsentrasyon ng dissolved substance sa mga moles; i – isotonic coefficient.

Ang halaga ng isotonic coefficient ay tinutukoy ng mga katangian ng mga proseso ng paglusaw ng sangkap. Para sa mga non-electrolytes (halimbawa, para sa sucrose) ang i ay katumbas ng 1. Para sa mga electrolyte solution, ang halaga ng i ay nakasalalay sa bilang ng mga ion kung saan ang molecule ay nasira at sa antas ng dissociation. Ang mga halaga ng i para sa mga solusyon sa NaCl ay ibinibigay sa talahanayan.

Mga halaga ng isotonic coefficient ng mga solusyon sa sodium chloride Konsentrasyon ng NaCl Value i Ang halaga ng osmotic pressure ng cell sap ay nagpapahayag ng kakayahan ng isang cell ng halaman na "sumipsip" ng tubig at nagpapahiwatig ng posibilidad ng paglago ng halaman sa mga lupa ng iba't ibang tubig- may hawak na lakas. Kasabay nito, ang pagtaas ng osmotic pressure ng cell sap sa panahon ng tagtuyot ay isang criterion para sa pag-aalis ng tubig ng halaman at ang pangangailangan para sa pagtutubig.

Ang pamamaraan ng plasmolytic para sa pagtukoy ng osmotic pressure ng mga nilalaman ng cellular ay batay sa katotohanan na ang osmotic pressure ng mga solusyon, na tumutukoy sa paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng lamad, ay maaaring malikha ng iba't ibang mga sangkap (osmolytics). Samakatuwid, upang matukoy ang osmotic pressure ng cell sap, hindi kinakailangan ang kaalaman sa husay na komposisyon nito at konsentrasyon ng mga indibidwal na sangkap, ngunit dapat mahanap ang konsentrasyon ng isang sangkap sa panlabas na solusyon kung saan walang paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng plasmalemma. sa kawalan ng turgor at plasmolysis. Upang gawin ito, ang mga seksyon ng tissue sa ilalim ng pag-aaral ay nahuhulog sa isang serye ng mga solusyon ng mga kilalang konsentrasyon, at pagkatapos ay sinusuri sila sa ilalim ng isang mikroskopyo. Batay sa katotohanan na ang mga hypertonic solution lamang ang maaaring maging sanhi ng plasmolysis, ang pinakamahina sa kanila ay matatagpuan, kung saan ang paunang plasmolysis lamang ang napansin sa mga indibidwal na selula. Ang mga sumusunod na mas dilute na solusyon ay hindi mag-plasmolyze sa mga cell.

Dahil dito, ang konsentrasyon ng isotonic solution para sa mga cell na ito ay magiging pantay (na may isang tiyak na antas ng error) sa arithmetic mean sa pagitan ng mga konsentrasyon ng mga kalapit na solusyon.

Para sa kaginhawahan, ang gawain ay isinasagawa gamit ang mga tisyu na ang mga selula ay naglalaman ng mga anthocyanin sa cell sap: ang epidermis ng mga kaliskis ng asul na sibuyas, ang mas mababang epidermis ng isang dahon ng tradescantia. Ang mga solusyon ng sucrose o NaCl ay ginagamit bilang isang plasmolytic.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, mga slide at coverslip, talim ng pang-ahit na pang-ahit, dissecting needle, mga solusyon ng 1 M NaCl at 1 M sucrose, mga dahon ng tradescantia o asul na bombilya ng sibuyas.

Gamit ang 1 M sucrose o NaCl solution, maghanda sa pamamagitan ng pagtunaw ng 5 ml na solusyon ayon sa talahanayan.

Pagkatapos ng lubusan na paghahalo ng mga solusyon, ibuhos ang mga ito sa mga bote ng salamin o crucibles, kung saan maglalagay ka ng 2-3 seksyon ng tissue na sinusuri sa loob ng 30 minuto.

Sa kasong ito, kinakailangan upang matiyak na ang mga seksyon ay hindi lumulutang sa ibabaw, ngunit nahuhulog sa likido (kung ang seksyon ay lumutang, dapat itong "malunod" gamit ang isang dissecting needle). Takpan ang mga bote ng mga takip o glass slide upang maiwasan ang pagsingaw.

Matapos lumipas ang tinukoy na oras ng pagpapapisa ng itlog, suriin ang mga seksyon sa ilalim ng mikroskopyo sa isang patak ng naaangkop na solusyon (hindi sa tubig!) sa parehong pagkakasunud-sunod kung saan sila ay nahuhulog sa mga solusyon. Ang glass rod o pipette kung saan ang solusyon ay inilapat sa mga glass slide ay dapat na lubusan na banlawan ng distilled water pagkatapos ng bawat solusyon at punasan ng isang napkin o filter na papel.

Mag-ehersisyo. Tukuyin ang pagkakaroon ng plasmolysis at ang antas nito sa tissue na pinag-aaralan. Ang antas ng plasmolysis ay ipinahayag ng mga konsepto: "malakas", "mahina", "paunang", "kakulangan ng plasmolysis". Ipasok ang mga resulta sa talahanayan.

Degree ng plasmolysis Isotonic concentration, M Osmotic pressure ng cell sap sa atm at kPa Itatag ang isotonic concentration ng sodium chloride, ibig sabihin, ang NaCl content na lumilikha ng osmotic pressure na katulad ng cell sap sa tissue na pinag-aaralan. Kalkulahin ang osmotic pressure gamit ang equation (1). Gamit ang coefficient 101.3, kalkulahin ang osmotic pressure sa kPa.

1. Ano ang osmotic pressure?

2. Paano kinakalkula ang osmotic pressure?

3. Ano ang nakasalalay sa halaga ng isotonic coefficient?

4. Ang criterion para sa aling proseso ay ang pagtaas ng osmotic pressure ng cell sap?

2. MGA KATANGIAN NG MGA CELL MEMBRANES

Ang pinakamahalagang pag-aari ng mga lamad ng cell ay ang selective permeability. Ang panlabas na cytoplasmic membrane, na naghihiwalay sa cell mula sa kapaligiran, ay kumokontrol sa transportasyon ng mga sangkap sa pagitan ng cell at libreng espasyo. Ang mga intracellular membrane, dahil sa kanilang likas na selective permeability, ay nagbibigay ng compartmentalization function na nagbibigay-daan sa cell at organelles na mapanatili ang mga kinakailangang enzymes at metabolites sa maliliit na volume, lumikha ng isang heterogenous na physicochemical microenvironment, at magsagawa ng iba't ibang, minsan oppositely directed, biochemical reactions sa iba't ibang gilid ng lamad.

Ang pagkamatagusin ng mga lamad ng cell sa iba't ibang mga sangkap ay maaaring maging isang pamantayan para sa kakayahang mabuhay ng cell. Ang selective permeability ng lamad ay pinananatili hangga't ang cell ay nananatiling buhay.

PAG-AARAL NG SELECTIVE PERMEABILITY

PLANT CELL PLASMALEMMAS

Panimulang pananalita. Ang pagkamatagusin ng lamad ng plasma para sa iba't ibang mga sangkap ay maaaring ihambing sa batayan ng mga simpleng obserbasyon na nagpapakilala sa tagal ng plasmolysis sa mga selula ng halaman na matatagpuan sa mga hypertonic na solusyon ng mga sangkap na pinag-aaralan. Sa kaso ng isang sapat na mababang pagkamatagusin ng plasmalemma para sa isang dissolved substance o isang kumpletong kawalan ng kakayahan ng mga molekula nito na malayang kumalat sa cell ng halaman, ang patuloy na plasmolysis ay magaganap, kung saan ang mga plasmolyzed na mga cell ay maaaring manatili sa isang hindi nagbabago na estado para sa isang matagal na panahon. Gayunpaman, kung ang mga molekula ng natunaw na sangkap ay dumaan sa lamad, ngunit mas mabagal kaysa sa mga molekula ng tubig, kung gayon ang plasmolysis na nagsisimula ay pansamantala at malapit nang mawala. Bilang resulta ng unti-unting pagtagos ng solute sa cell, ang daloy ng tubig mula sa panlabas na solusyon kasama ang gradient ng konsentrasyon ay masusunod, na sa huli ay magiging sanhi ng paglipat ng cell sa isang deplasmolyzed na estado.

Layunin ng trabaho. Ihambing ang pagkamatagusin ng mga lamad ng cell sa iba't ibang mga sangkap batay sa pagmamasid sa patuloy at pansamantalang plasmolysis.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, mga slide at takip na baso, talim ng pang-ahit na pang-ahit, dissecting needle, sipit, 1 M sucrose solution, 1 M urea solution, 1 M glycerin solution, filter paper, sibuyas na bombilya.

Ang isang patak ng solusyon ay inilalapat sa tatlong bagay na steles: sa isa - isang 1 M sucrose solution, sa kabilang banda - isang 1 M na solusyon ng urea, sa pangatlo - isang 1 M na solusyon ng gliserol. Ang isang fragment ng may kulay na epidermis ng sibuyas ay inilalagay sa bawat patak, na natatakpan ng mga coverslip at sinusuri sa ilalim ng mikroskopyo. Maghanap ng mga lugar kung saan malinaw na nakikita ang mga plasmolyzed na selula. Ang oras ng simula ng plasmolysis ay nabanggit - ang simula ng pagmamasid. Iwanan ang mga paghahanda sa loob ng 10-30 minuto, pagkatapos ay suriin muli ang mga ito sa ilalim ng mikroskopyo. Sa isang solusyon ng sucrose, ang patuloy na plasmolysis ay sinusunod, at sa mga solusyon ng urea at gliserol - pansamantala. Ang dahilan ng deplasmolysis sa huling dalawang solusyon ay ang pagkamatagusin ng lamad ng plasma para sa mga molekula ng urea at gliserol.

Mag-ehersisyo. Magsagawa ng pag-aaral ng mga katangian ng plasmolysis ng mga selula ng halaman sa mga solusyon ng iba't ibang mga sangkap. Itala ang mga resulta ng obserbasyon sa talahanayan, na binabanggit ang antas ng plasmolysis bawat 10 minuto pagkatapos magsimula ng mga obserbasyon. Batay sa pagsusuri ng mga eksperimentong resulta, tukuyin ang mga pagkakaiba sa tagal ng preserbasyon ng plasmolyzed state na dulot ng iba't ibang osmolytics, at gumawa ng konklusyon tungkol sa relatibong permeability ng plasmalemma para sa mga substance na pinag-aaralan.

Solute Note: +++ – malakas na plasmolysis, ++ – katamtamang plasmolysis, + – mahinang plasmolysis.

1. Ano ang selective permeability ng cell membranes?

2. Aling mga sangkap ang mas madaling tumagos sa mga lamad ng selula?

3. Paano magagamit ang property ng selective permeability upang matukoy ang viability ng isang plant cell?

PAG-AARAL NG DIFFUSION NG NEUTRAL

PULA SA PLASMALEMMA

SELULA NG HALAMAN

Panimulang pananalita. Ang plasma membrane ay naghihiwalay ng mga nilalaman ng intracellular mula sa panlabas na kapaligiran. Ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng mga nilalaman ng intracellular at kapaligiran na nakapalibot sa cell ay nangyayari sa pamamagitan ng kanilang transportasyon sa pamamagitan ng lamad. Ang lipid bilayer ay isang hadlang sa paggalaw ng mga sangkap. Karamihan sa mga exogenous physiologically makabuluhang substance ay pumapasok sa cell bilang resulta ng paggana ng passive at aktibong transport system sa plasmalemma. Gayunpaman, ang simpleng passive diffusion sa pamamagitan ng lipid bilayer, na isang hydrophobic phase, ay posible rin.

Ang mga pangunahing pattern ng pagsasabog ng mga sangkap sa pamamagitan ng lipid bilayer ay itinatag sa katapusan ng ika-19 at simula ng ika-20 siglo, ibig sabihin, sa panahong iyon kung saan ang mga biomembrane ay nanatiling hypothetical na istruktura lamang ng cell. Ito ay ang katotohanan na ang mga hydrophobic substance ay tumagos sa loob ng cell na mas mahusay kaysa sa hydrophilic na naging batayan para sa palagay ng mga mananaliksik tungkol sa pagkakaroon ng mga lipid sa lamad.

Ang proseso ng pagsasabog ng mga sangkap sa pamamagitan ng isang lamad ay sumusunod sa unang batas ni Fick, ang matematikal na pagpapahayag kung saan, gaya ng inilapat sa isang lamad, ay inilarawan ng pormula:

kung saan ang Pi ay ang membrane permeability coefficient para sa substance i; Ang CiII at CiI ay ang mga konsentrasyon ng substance i sa magkabilang panig ng lamad.

Ang mga mahinang acid at base ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang antas ng ionization ng kanilang mga molekula sa mga dilute na solusyon ay nakasalalay sa pH (tingnan ang Laboratory work 1, formula (2)). Nangangahulugan ito na ang antas ng dissociation ng mahina na mga molekula ng electrolyte sa hanay ng mga halaga ng pH na katumbas ng bilang ng pKa ay 50%. Kapag ang pH ay bumaba ng isa, higit sa 90% ng mga mahinang base molecule ay ionized, at kapag ang pH ay tumaas ng parehong halaga, mas mababa sa 10% ang ionized.

Noong unang kalahati ng ikadalawampu siglo, ipinakita na ang mga de-koryenteng neutral, hindi-ionized na mga molekula ng mahinang electrolytes ay tumagos nang maayos sa plasma membrane sa mga selula ng halaman, habang ang lamad ay lumalabas na halos hindi maarok para sa kaukulang mga ion. Halimbawa, ang mga koepisyent ng permeability ng plasmalemma para sa ammonia at ammonium ion ay nag-iiba ng higit sa 100-tiklop. Kaya, ang mga halaga ng pH ay nagbabago lamang ng 1-2 mga yunit. humahantong sa isang higit sa 10-tiklop na pagbabago sa konsentrasyon ng mga anyo ng mga molekula ng sangkap na dinadala sa pamamagitan ng lamad.

Sa mga mahinang electrolyte, ang mga tagapagpahiwatig ng acid-base ay partikular na interes, dahil ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbabago sa kanilang mga optical na katangian sa ionization. Bilang karagdagan, dahil sa katangian ng kulay ng mga solusyon ng mga compound na ito, medyo madaling matukoy ang kanilang nilalaman sa colorimetrically. Ang neutral na pula (NR) ay isang mahinang base. Ionized NA molecules (sa pH 6.8 at mas mababa) na mga solusyon sa kulay ng isang matinding pulang-pula na kulay. Habang tumataas ang pH mula 6.8 hanggang 8.0, nangyayari ang unti-unting pagbabago ng kulay sa maputlang dilaw dahil sa pagbaba sa antas ng dissociation ng mga molekula ng NA. Sa mga alkaline na solusyon, nangingibabaw ang mga de-koryenteng uninfected na molekula ng NA, na mahusay na dinadala sa pamamagitan ng lipid bilayer ng plasma membrane, at sa mga acidic na solusyon, ang mga NA ions, na mahinang natatagusan sa lamad, ay nangingibabaw.

Ang mga molekula ng NA na pumapasok sa cell sa pamamagitan ng plasmalemma ay maaaring kumalat sa iba pang mga lamad ng cell, gayunpaman, na tumagos sa loob ng vacuole (ang acidic na kompartamento ng isang cell ng halaman), ang mga molekula ng NA ay na-ionize, na nagpapakulay sa mga nilalaman ng vacuole crimson. Sa kasong ito, ang mga NK ions ay lumabas na "sarado" sa espasyo ng vacuole, ibig sabihin, sila ay may posibilidad na maipon.

Layunin ng trabaho. Upang pag-aralan ang mga pattern ng diffusion ng neutral na pula sa pamamagitan ng plasmalemma ng isang plant cell. Mga materyales at kagamitan: gunting, aqueous-alcoholic solution ng neutral red, decinormal na solusyon ng sodium hydroxide at hydrochloric acid, universal indicator paper, Petri dishes, microscope, stopwatch , kultura ng Nitella flexilis algae.

Magdagdag ng 5 patak ng neutral na pulang solusyon sa 100 ML ng tubig.

Ibuhos ang solusyon na ito nang pantay-pantay sa 4 na Petri dish. Pagkontrol sa kaasiman ng mga nilalaman ng Petri dish gamit ang unibersal na indicator paper gamit ang HCl at NaOH solution, dalhin ang acidity sa unang Petri dish sa pH 9.0, sa pangalawa hanggang pH 8.0, sa pangatlo hanggang pH 7.0, sa ikaapat hanggang sa pH 5.0. Lagyan ng label ang mga pagkaing Petri.

Gamit ang gunting, maingat na alisin ang 8–12 algae internodes mula sa Nitella flexilis thallus. Sinusuri ang mga internode sa ilalim ng isang mikroskopyo, siguraduhin na ang mga inihandang selula ay katutubong: ang mga nabubuhay, hindi nasira na mga cell ay nagpapanatili ng tuluy-tuloy na mga hilera ng mga chloroplast na matatagpuan kahanay sa linya ng liwanag; bilang karagdagan, ang matinding paggalaw ng cytoplasm ay sinusunod - cyclosis.

Ilagay ang 2-3 cell ng algae internodes sa mga Petri dish.

Simulan ang stopwatch.

Mag-ehersisyo. Tukuyin ang oras na kinakailangan upang mantsang ang mga selula ng algae sa bawat eksperimento. Upang gawin ito, pagkatapos ng 5 minuto, ihambing ang mga cell ng internodes ng algae ng bawat isa sa mga variant sa pamamagitan ng intensity ng kulay. Ulitin ang operasyon pagkatapos ng 10, 20, 30 minuto. Itala ang mga resulta ng obserbasyon sa talahanayan. Gumawa ng mga konklusyon tungkol sa mga mahihinang base form na nagkakalat sa lamad.

pH value ng medium Tandaan: +++ – matinding kulay, ++ – katamtamang kulay, + – mahinang kulay, – walang kulay.

1. Sa anong mga kadahilanan nakasalalay ang antas ng paghihiwalay ng mga mahinang acid at base?

2. Bakit mas natatagusan ang mga biomembrane sa mga hindi magkahiwalay na anyo ng mahinang electrolytes?

3. Sa ilalim ng anong mga kondisyon ay naobserbahan ang akumulasyon ng mahinang electrolyte sa cell?

PAGBABAGO SA PERMEABILITY NG TONOPLAST

AT PLASMALEMMAS PARA SA BETACYANINE SA ILALIM

PAGKILOS NG PISIKAL AT KEMIKAL

MGA SALIK

Panimulang pananalita. Ang pumipili na pagkamatagusin ng mga lamad ng cell ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan. Ang impluwensya ng anumang mga sangkap o kondisyon sa pagkamatagusin ng lamad ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat sa pagpapalabas ng iba't ibang mga metabolite mula sa cell.

Ang Betacyanin, ang beet pigment, ay isang medyo malaki, mataas na nalulusaw sa tubig na molekula na matatagpuan sa cell sap.

Upang makapasok sa panlabas na kapaligiran, ang molekula ng betacyanin ay dapat dumaan sa tonoplast, ang pangunahing cytoplasmic matrix at ang plasmalemma. Ang mga tonoplast ng mga nabubuhay na selula ay hindi malalampasan ng mga molekula ng pigment na ito. Ang pagsasabog ng betacyanin mula sa vacuole papunta sa daluyan ay maaaring mangyari nang mabilis sa ilalim ng pagkilos ng iba't ibang mga kadahilanan o mga ahente na nagdudulot ng pagtaas sa pagkamatagusin ng lamad. Sa pamamagitan ng pagsukat ng optical density ng incubation medium pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon, posible na masuri ang antas ng impluwensya ng isang partikular na kadahilanan sa pagkamatagusin ng mga lamad.

Layunin ng trabaho. Tukuyin ang epekto ng temperatura, pati na rin ang mga acid at alkohol sa pagkamatagusin ng mga lamad ng cell para sa betacyanin sa pamamagitan ng paglabas nito sa panlabas na solusyon.

Mga materyales at kagamitan: distilled water, 30% acetic acid solution, 50% ethanol solution, filter paper, test tubes, test tube rack, water bath, spectrophotometer o photocolorimeter, beetroot.

Pagkatapos alisin ang integumentary tissue, ang ugat ng beet ay pinutol sa mga cube (kubo sa gilid na 5 mm) at lubusan na hugasan ng tubig sa loob ng 5-10 minuto upang alisin ang pigment na inilabas mula sa mga nasirang selula.

Pagkatapos ay inilalagay sila nang paisa-isa sa bawat isa sa 4 na mga tubo ng pagsubok, kung saan ang 5 ml ng iba't ibang media ay ibinuhos alinsunod sa pamamaraan ng eksperimentong: distilled water (2 test tubes), mga solusyon ng acetic acid at ethanol.

Ang unang test tube na may distilled water ay naiwan sa isang stand, at ang mga nilalaman ng pangalawa ay pinainit sa isang paliguan ng tubig sa loob ng 2-3 minuto. Pagkatapos ng 30 minuto, ang lahat ng mga test tube ay inalog nang malakas, ang mga beet cubes ay tinanggal, at ang intensity ng kulay ng mga solusyon ay tinutukoy gamit ang isang photocolorimeter na may isang green light filter o isang spectrophotometer = 535 nm.

Optical density ng solusyon, Color intensity, Experimental option Assignment. Magsaliksik ka. Ilagay ang mga resulta ng optical density measurements sa talahanayan. Tukuyin ang mga pagkakaiba sa pagkamatagusin ng tonoplast at plasmalemma sa betacyanin sa mga selula ng ugat ng beet na nakalantad sa iba't ibang salik, at gumawa ng konklusyon tungkol sa mga dahilan ng mga pagkakaibang ito.

1. Ano ang kahalagahan ng selective permeability ng cell membranes?

2. Ano ang nakasalalay sa selective permeability ng mga lamad ng selula ng halaman?

3. MGA KATANGIAN NG CYTOPLASMA

Ang pangunahing dami ng cytoplasm na pumupuno sa espasyo sa pagitan ng mga cellular organelles ay tinatawag na cytosol. Ang proporsyon ng tubig sa cytosol ay humigit-kumulang 90%. Halos lahat ng pangunahing biomolecules ay nakapaloob sa dissolved form sa cytosol. Ang mga tunay na solusyon ay bumubuo ng mga ion at maliliit na molekula (alkali at alkaline earth metal salts, sugars, amino acids, fatty acids, nucleotides at dissolved gases). Ang malalaking molekula, tulad ng mga protina, ay bumubuo ng mga solusyong koloidal. Ang isang colloidal solution ay maaaring isang sol (hindi malapot) o isang gel (viscous). Ang intensity ng karamihan sa mga intracellular na proseso ay nakasalalay sa lagkit ng cytosol.

Ang pinakamahalagang pag-aari ng cytoplasm ay ang aktibong paggalaw nito.

Ito ay isang katangian na katangian ng isang buhay na selula ng halaman, isang tagapagpahiwatig ng aktibidad ng mga mahahalagang proseso nito. Tinitiyak ng paggalaw ng cytoplasm ang intracellular at intercellular na transportasyon ng mga sangkap, ang paggalaw ng mga organelles sa loob ng cell, at gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga reaksyon ng pagkamayamutin. Ang mga elemento ng cytoskeleton—microfilament at microtubule—ay nakikibahagi sa pagpapatupad nito. Ang pinagmumulan ng enerhiya para sa paggalaw na ito ay ATP. Ang paggalaw ng cytoplasmic (cyclosis) ay isa sa mga pinakasensitibong tagapagpahiwatig ng kakayahang mabuhay ng cell. Marami kahit menor de edad na impluwensya ang humihinto o, sa kabaligtaran, pinabilis ito.

IMPLUWENSYA NG POTASSIUM AT CALCIUM IONS SA

LAGOT NG PLANT CELL CYTOPLASM

Panimulang pananalita. Ang mga indibidwal na kasyon ay maaaring makabuluhang baguhin ang lagkit ng cytoplasm. Ito ay itinatag na ang mga potassium ions ay nag-aambag sa pagtaas ng nilalaman ng tubig nito at pagbaba ng lagkit. Ang mas mababang lagkit ng cytoplasm ay pinapaboran ang kurso ng mga sintetikong proseso at intracellular na transportasyon ng mga sangkap, ngunit binabawasan ang paglaban ng mga selula ng halaman sa hindi kanais-nais na mga panlabas na kondisyon. Hindi tulad ng potassium, pinapataas ng calcium ang lagkit ng cytoplasm. Sa mas mataas na lagkit ng cytosol, ang mga prosesong pisyolohikal ay nagaganap nang mas mabagal, na nagpapataas ng resistensya ng cell sa hindi kanais-nais na mga kondisyon sa kapaligiran.

Ang mga pagbabago sa lagkit ng cytoplasm sa ilalim ng impluwensya ng potassium at calcium ions ay maaaring hatulan ng anyo ng plasmolysis sa mga cell sa hypertonic solution ng kanilang mga asing-gamot. Kapag ang mga selula ng halaman ay incubated nang mahabang panahon sa mga solusyon na naglalaman ng mga potassium ions, ang cap plasmolysis ay sinusunod. Sa kasong ito, ang mga potassium ions ay dumadaan sa plasmalemma patungo sa cytoplasm, ngunit sa halip ay dahan-dahang tumagos sa tonoplast patungo sa vacuole. Bilang resulta ng pamamaga ng cytoplasm, ang protoplast ay kumukuha ng isang matambok na hugis, na naghihiwalay lamang sa mga transverse na seksyon ng mga dingding ng cell, kung saan ang pagbuo ng tinatawag na "mga takip" ay sinusunod. Ang pagtaas sa cytoplasmic viscosity na dulot ng calcium ay madaling makita sa pamamagitan ng pag-obserba ng pagbabago sa hugis ng plasmolyzing protoplast: kung ang plasmolytic ay naglalaman ng calcium, kung gayon ang concave plasmolysis ay madalas na nagiging convulsive form.

Layunin ng trabaho. Upang pag-aralan ang likas na katangian ng impluwensya ng potassium at calcium ions sa lagkit ng cytoplasm ng isang cell ng halaman batay sa mga obserbasyon ng cap at convulsive plasmolysis.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, mga slide at takip na baso, talim ng pang-ahit sa kaligtasan, karayom ​​na pang-dissect, sipit, 1 M KNO3 solution, 1 M Ca(NO3)2 solution, filter paper, sibuyas na bombilya.

Ang isang patak ng 1 M potassium nitrate solution ay inilalagay sa isang glass slide, at isang 1 M na calcium nitrate solution ay inilalagay sa isa. Ang isang piraso ng sibuyas na epidermis, na inalis mula sa malukong ibabaw ng parehong sukat ng sibuyas, ay inilalagay sa parehong mga patak at natatakpan ng mga coverslip. Pagkatapos ng 30 minuto, ang mga paghahanda ay sinusuri sa ilalim ng isang mikroskopyo sa mga solusyon kung saan sila matatagpuan. Ang kababalaghan ng plasmolysis ay sinusunod. Sa ilang mga epidermal na selula na pinananatili sa isang KNO3 na solusyon, ang cytoplasm ay bumubuo ng "mga takip" sa gilid ng mga transverse cell wall, ang hitsura nito ay dahil sa isang pagtaas sa hydration ng cytosol sa ilalim ng impluwensya ng mga potassium ions. Ang mga ion ng kaltsyum, sa kabaligtaran, ay nagpapataas ng lagkit ng cytoplasm, nagpapataas ng pwersa ng pagdirikit nito sa cell wall, at ang protoplast ay nagkakaroon ng hindi regular na mga hugis na katangian ng convulsive plasmolysis.

Mag-ehersisyo. Iguhit ang mga naobserbahang anyo ng plasmolysis. Ibunyag ang pag-asa ng anyo ng plasmolysis sa lagkit ng cytoplasm sa pagkakaroon ng potassium at calcium ions.

1. Paano nakakaapekto ang potassium at calcium ions sa lagkit ng cytoplasm?

2. Sa ilalim ng anong mga kondisyon ay sinusunod ang convulsive plasmolysis?

3. Ano ang sanhi ng pagbuo ng mga "caps" bilang resulta ng pagpapapisa ng mga cell sa isang KNO3 solution?

OBSERBASYON SA CYTOPLASMA MOVEMENT

PLANT CELLS AT PAGSUKAT NITO

BILIS

Panimulang pananalita. Ang pinaka-maginhawa para sa pag-obserba ng paggalaw ng cytoplasm ay ang mga malalaking selula ng halaman na may malalaking vacuoles (mga cell ng internodes ng charophyte algae, marine siphon green algae, mga cell ng mga dahon ng aquatic plants Elodea, Vallisneria, atbp.). Mayroong ilang mga uri ng paggalaw ng cytoplasmic. Ang pinakakaraniwan ay oscillatory motion. Ito ay itinuturing na hindi gaanong naayos, dahil sa kasong ito ang ilang mga particle ay nakapahinga, ang iba ay dumudulas sa paligid, at ang iba sa gitna ng cell. Ang paggalaw ay hindi matatag at random. Ang paggalaw ng sirkulasyon ay katangian ng mga selula na may mga cytoplasmic cord na tumatawid sa gitnang vacuole. Ang direksyon at bilis ng paggalaw ng mga particle na matatagpuan sa loob o sa ibabaw ng cytoplasmic layer, pati na rin sa cytoplasmic layer, ay hindi pare-pareho. Sa panahon ng rotational movement, ang cytoplasm ay gumagalaw lamang sa periphery ng cell at gumagalaw tulad ng isang drive belt. Ang paggalaw ng ganitong uri, sa kaibahan sa sirkulasyon, ay may higit o hindi gaanong pare-pareho at maayos na kalikasan, at samakatuwid ay maginhawa para sa dami ng pag-aaral. Bilang karagdagan sa nabanggit, mayroon ding mga cytoplasmic na paggalaw, tulad ng mga paggalaw ng bumubulusok at shuttle. Ang mga uri ng paggalaw ay naiiba sa bawat isa nang may kondisyon at sa parehong cell maaari silang lumipat mula sa isa't isa.

Ang paggalaw ng cytoplasm ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng pagtukoy ng bilis nito, na nakasalalay hindi lamang sa puwersa ng pagmamaneho, kundi pati na rin sa lagkit ng cytoplasm. Ang bilis ng paggalaw ng cytoplasm ay masusukat sa ilalim ng mikroskopyo sa pamamagitan ng pagmamasid sa paggalaw ng mga particle nito.

Layunin ng trabaho. Maging pamilyar sa uri ng pag-ikot ng cytoplasmic na paggalaw at sukatin ang bilis nito sa iba't ibang bagay ng halaman.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, mga slide at coverslip, talim ng pang-ahit na pang-ahit, dissecting needle, artipisyal na solusyon sa tubig sa lawa, dahon ng Vallisneria, internodal nitella cells.

Ang isang maliit na piraso ay pinutol mula sa talim ng dahon ng Vallisneria na may isang matalim na labaha, sinusubukang saktan ang dahon nang kaunti hangga't maaari, ilagay ito sa isang patak ng tubig sa isang glass slide at suriin ito sa ilalim ng mikroskopyo, una sa mababang, pagkatapos ay sa mataas na magnification. Hindi inirerekumenda na gumawa ng mga seksyon mula sa dahon, dahil ang mga cell ay malubhang nasugatan at ang paggalaw sa kanila ay humihinto. Ang paggalaw ng cytoplasm ay madaling maobserbahan sa pamamagitan ng paggalaw ng lahat ng mga chloroplast sa isang direksyon sa kahabaan ng cell wall. Ang kilusang ito ay tinatawag na rotational.

Upang obserbahan ang cyclosis sa mga cell ng Nitella, ang mga pre-prepared na cell ay inilalagay sa mga espesyal na silid, na puno ng solusyon ng artipisyal na tubig sa lawa. Ang lahat ng charophyte algae ay nagpapakita rin ng isang rotational na uri ng cytoplasmic na paggalaw, ngunit ang mga chloroplast sa mga cell na ito ay hindi kumikibo. Direktang katabi ng cellulose membrane ay isang siksik at hindi kumikibo na layer ng cytoplasm, na tinatawag na ectoplasm. Sa layer na ito, ang mga chromatophores ay naayos, na bumubuo ng isang layer ng mahigpit na katabi na regular na mga longitudinal na hilera. Sa pagitan ng vacuole at ng ectoplasm layer ay may panloob na likidong mobile layer ng cytoplasm, ang tinatawag na endoplasm. Ang masinsinang paggalaw nito ay maaaring maobserbahan sa pamamagitan ng paggalaw ng mga organel na mas maliit kaysa sa mga chloroplast - maliit na walang kulay na mga inklusyon na nasuspinde sa cytoplasm.

Upang matukoy ang bilis ng paggalaw ng cytoplasm, gumamit ng stopwatch at isang eyepiece ruler na inilagay sa eyepiece ng mikroskopyo. Gamit ang isang stopwatch, binibilang ang oras kung kailan ang isang chloroplast o iba pang gumagalaw na particle ay dumadaan sa distansya sa pagitan ng dalawang napiling dibisyon ng ocular ruler. Ang ganitong mga sukat sa parehong cell ay isinasagawa ng 3-5 beses. Upang kalkulahin ang bilis ng paggalaw ng cytoplasm, sinusukat ang halaga ng paghahati ng ocular ruler. Upang gawin ito, ang isang object micrometer ay inilalagay sa entablado ng mikroskopyo, na sinusuri sa pamamagitan ng isang ocular micrometer. Ayusin ang napiling lens sa mga dibisyon ng object micrometer at bilangin ang bilang ng mga dibisyon ng object micrometer. Ang presyo ng ocular micrometer divisions ay kinakalkula ng formula kung saan ang N ay ang presyo ng ocular micrometer divisions; 10 µm – presyo ng paghahati ng micrometer; b – ang bilang ng mga dibisyon ng micrometer ng eyepiece na umaangkop sa (a) mga dibisyon ng object micrometer.

Ang bilis ng paggalaw ng butil ay ang ratio ng distansya sa micrometers sa bilang ng mga segundo kung saan ang gumagalaw na particle ay naglalakbay sa distansyang ito (μm/s).

Mag-ehersisyo. Tukuyin ang bilis ng paggalaw ng cytoplasmic sa mga selula ng mga halamang nabubuhay sa tubig. Ilagay ang mga resulta ng pagsukat sa talahanayan. Gumawa ng mga guhit na eskematiko ng mga cell ng mga bagay na isinasaalang-alang at gumamit ng mga arrow upang ipahiwatig ang direksyon ng paggalaw ng cytoplasm, ihambing ang kalikasan at bilis ng cyclosis.

Uri ng Bagay ng gumagalaw na Distansya Oras ng paglalakbay ng particle, s Bilis ng Cyclosis, 1. Ano ang cytosol?

2. Paano nakadepende ang anyo ng plasmolysis sa lagkit ng cytoplasm ng mga selula ng halaman?

3. Ano ang biological significance ng paggalaw ng cytoplasm?

4. Ano ang mga pangunahing uri ng paggalaw ng cytoplasmic?

5. Ano ang tumutukoy sa bilis ng paggalaw ng cytoplasmic?

Mula sa mga may-akda ……………………………………………………….

1. PLANT CELL BILANG OSMOTIC

SISTEMA ……………………………………………………….

Trabaho sa laboratoryo Mga modelo ng mga selula ng halaman…………………………………………... Trabaho sa laboratoryo Ang phenomenon ng plasmolysis at deplasmolysis ng isang cell ng halaman..……. Laboratory work Pagpapasiya ng osmotic pressure ng cell sap sa pamamagitan ng plasmolytic method………………………………………………………. 2. MGA KATANGIAN NG MGA CELL MEMBRANES………..…………..

Laboratory work Pag-aaral ng selective permeability ng plasmalemma ng isang plant cell………………………………………………………………….. Laboratory work Pag-aaral ng diffusion ng neutral red sa pamamagitan ng plasmalemma Laboratory work Mga pagbabago sa permeability ng tonoplast at plasmalemma para sa betacyanin sa ilalim ng impluwensyang pisikal at kemikal na mga salik... 3. MGA KATANGIAN NG CYTOPLASMA………………………………... Laboratory work Ang impluwensya ng potassium at calcium ions sa ang lagkit ng cytoplasm ng isang cell ng halaman………………………………………… ..……………………. Trabaho sa laboratoryo Pagmamasid sa paggalaw ng cytoplasm ng mga selula ng halaman at pagsukat ng bilis nito……………………………………………………….

PISIOLOHIYA NG PLANT CELL

Workshop "Plant Physiology"

para sa mga mag-aaral ng Faculty of Biology Responsable para sa isyu A.P. Kudryashov nilagdaan para sa publikasyon noong Agosto 31, 2009. Format 6084/16. Offset na papel.

Times typeface. May kundisyon hurno l. 1.63. Pang-akademikong ed. l. 1.62. Sirkulasyon 50 kopya. Zach.

Belarusian State University 220030, Minsk, Independence Avenue, 4.

Naka-print mula sa orihinal na layout ng customer gamit ang mga kagamitan sa pagkopya ng Belarusian State University.

Mga katulad na gawa:

"MINISTRY OF HEALTH OF RUSSIA State budgetary educational institution of higher professional education IRKUTSK STATE MEDICAL UNIVERSITY (GBOU HPE IGMU ng Ministry of Health ng Russia) Kurso ng physical therapy at sports medicine ACADEMIC DISCIPLINE PHYSICAL THERAPY AT MEDICAL CONTROL METHODOLOGICAL RECOMMENDATIONS CLASSROOM RECOMMENDATIONS WORLD. OF STUDENTS specialty: 060103 (040200) – Pediatrics ( PED), 5th year LESSON TOPIC: Exercise therapy SA SISTEMA NG MEDICAL REHABILITATION. BASICS..."

"UNIVERSITY Department of Life Safety, Anatomy and Physiology PHYSIOLOGY (PHYSIOLOGY OF HUMAN AND ANIMALS) Educational at methodological complex Para sa mga mag-aaral na nag-aaral sa specialty 020201 Biology Gorno-Altaisk RIO Gorno-Altaisk State University 2008 Nai-publish sa pamamagitan ng desisyon ng methodological council ng Gorno -Altaisk State University..."

"Mga Tagasuri: Doktor ng Biological Sciences, Propesor Valery Petrovich Panov - Moscow Agricultural Academy; Doktor ng Agham Pang-agrikultura, Propesor Nikolai Vasilievich Gruzdev - Ulo. Department of Private Animal Science ng RUDN University. Blokhin G.I. et al. K64 Cynology. Textbook para sa mga unibersidad / G. I. Blokhin, M. Yu. Gladkikh, A. A. Ivanov, B. R. Ovsishcher, M. V. Sidorova - M.: OOO Publishing House Scriptorium 2000, 2001. - 432 p. may sakit. Kasama sa aklat-aralin ang impormasyon tungkol sa anatomy, physiology, pagpapakain, pagpapanatili, pag-aanak at genetika ng mga aso...."

“KAZAN FEDERAL (VOLGA REGION) UNIVERSITY Faculty of Biology and Soils Department of Human and Animal Physiology PRACTICUM ON PHYSICAL AND CHEMICAL METHODS IN BIOLOGY Educational and methodological manual Yakovleva O.V., Sitdikova G.F., Yakovlev A.V. Kazan-2010 1 Nai-publish sa pamamagitan ng desisyon ng educational at methodological council ng Faculty of Biology and Soil Sciences ng KF(P)U protocol No. mula sa Meeting ng Department of Human and Animal Physiology No. mula sa Reviewer: Yakovleva O.V., Sitdikova G.F., Yakovlev A.V. Workshop sa mga pamamaraang pisikal at kemikal...”

“New Arrivals Bulletin (Nobyembre 2008) 1. AGHAM PANLIPUNAN 1.1. Pilosopiya. Sikolohiya. Logic 1. Yu9ya7 Bogomolova, N. N. Social psychology of mass communication: textbook. poB 74 manual para sa mga unibersidad / N. N. Bogomolova. - M.: Aspect Press, 2008. - 191 p. a - 1; h/zo - 1; 2. Yuya7 Panimula sa pilosopiya: aklat-aralin. manual para sa mga unibersidad / I. T. Frolov [atbp.]. - 4th B 24th ed., binago. at karagdagang - M.: Cultural Revolution, 2007. - 623 p. mag-aaral - 1; 3. Yu Goldobina, L. A. Lipunan bilang isang espesyal na uri ng nilalang:...”

“BELARUSIAN STATE UNIVERSITY FACULTY OF BIOLOGY Department of Botany BASICS OF BOTANY Mga Alituntunin para sa mga klase sa laboratoryo para sa 1st year full-time na mga mag-aaral ng mga espesyalidad 1-31 01 02 Biochemistry; 1-31 01 03 Microbiology MINSK 2013 UDC 581.4 (077) BBK 28.56 r.ya73 O-75 Compiled by: T. A. Sautkina, V. D. Poliksenova, A. K. Khramtsov , V. N. Tikhomizhus ng Belarusian ng Konseho ng Facommended D. A. State University noong Pebrero 27, 2013...”

"BELARUSIAN STATE UNIVERSITY FACULTY OF BIOLOGY Department of Human and Animal Physiology DEVELOPMENT OF HIGHER VERTEBRATES: BIRDS Guidelines for the course Biology of individual development para sa mga mag-aaral ng Faculty of Biology specialty 1-31 01 01 Biology MINSK 2007 UDC B611.086. at mga compiler: G. T. Maslova, A.V. Sidorov Inirerekomenda ng Academic Council ng Faculty of Biology Disyembre 7, 2007, protocol No. 5 Reviewer: Candidate of Biological Sciences, Associate Professor C...."

"Institusyong pang-edukasyon sa badyet ng estado ng mas mataas na propesyonal na edukasyon Irkutsk State Medical University ng Ministri ng Kalusugan ng Russian Federation Cardiovascular system: anatomical at physiological na mga tampok, pamamaraan ng pananaliksik at semiotics ng mga pangunahing sugat Manual na pang-edukasyon at pamamaraan Irkutsk IGMU 2012 1 UDC BBK 57.319ya73 C 32 Inirerekomenda ng Federal Migration Service ng Pediatric Faculty State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education IGMU ng Ministry of Health ng Russia bilang... "HEALTH AND SOCIAL DEVELOPMENT OF THE RUSSIAN FEDERATION (GBOU HPE VOLGGMU MINISTRY OF HEALTH AND SOCIAL PAG-UNLAD NG RUSSIA) Inaprubahan ko _ ulo. Kagawaran ng Pathological Physiology, Doctor of Medical Sciences, Propesor L.N. Rogova METHODOLOGICAL DEVELOPMENT para sa mga mag-aaral na magsagawa ng mga praktikal na klase sa disiplina Pathophysiology, pathophysiology ng ulo at leeg sa specialty...”

“Federal Agency for Education State educational institution of higher professional education GORNO-ALTAI STATE UNIVERSITY Department of Life Safety, Anatomy and Physiology HUMAN Educational and methodological complex Para sa mga mag-aaral na nag-aaral sa specialty 020201 Biology Gorno-Altaisk RIO Gorno-Altaisk State University 2009 Inilathala ni desisyon ng methodological council Gorno-Altai State University UDC 611; 591.4 BBK May-akda..."

"Donetsk State Medical University. M. Gorky Department of Medical Chemistry MGA METODOLOGICAL INSTRUCTIONS para sa mga praktikal na klase sa medicinal chemistry para sa mga mag-aaral sa unang taon ng international medical faculty. Donetsk - 2011 1 Mga tagubiling pamamaraan na inihanda ni: ulo. departamento, associate professor Rozhdestvensky E.Yu. Associate Professor Sidun M.S., senior guro na si Pavlenko V.I., mga katulong ng departamento na si Ignatieva V.V., Boytsova V.E., Busurina Z.A., Streletskaya L.P., Sidorenko L.M. Ang mga alituntunin ay naaprubahan para sa...”

"IRKUTSK STATE MEDICAL UNIVERSITY Department of Municipal Hygiene and Hygiene of Children and Adolescents HYGIENIC REQUIREMENTS FOR CHILDREN'S FOOTWEAR (manwal na pang-edukasyon at pamamaraan para sa mga mag-aaral ng pediatric faculty) Irkutsk, 2010 Mga kinakailangan sa kalinisan para sa mga sapatos ng mga bata: Manual na pang-edukasyon at pamamaraan I. ., Popov I.P., Makarova L.I. - Irkutsk: IGMU Publishing House, 2010. Ang manwal na pang-edukasyon ay inihanda sa ilalim ng pag-edit ng pinuno. Kagawaran ng Propesor Ignatieva L.P. Mga tauhan ng departamento..."

“BELARUSIAN STATE UNIVERSITY FACULTY OF BIOLOGY Department of Human and Animal Physiology DEVELOPMENT OF AMPHIBIANS Mga Patnubay para sa kursong Biology ng indibidwal na pag-unlad para sa mga mag-aaral ng Faculty of Biology specialty 1-31 01 01 Biology MINSK 2007 UDC 611.06 BBK 28.170. G. T. Maslova, A V. Sidorov Inirerekomenda ng Academic Council ng Faculty of Biology Abril 10, 2007, protocol No. 7 Reviewer: Kandidato ng Biological Sciences, Associate Professor S. V. Glushen..."

“Pagbibigay ng prosesong pang-edukasyon sa iba pang aklatan at mga mapagkukunan ng impormasyon at paraan ng pagsuporta sa proseso ng edukasyon na kinakailangan para sa pagpapatupad ng mga programang pang-edukasyon na inilapat para sa paglilisensya Specialty Author, pangalan, lugar ng publikasyon, publishing house, taon Dami Bilang ng mga kopya na nai-publish para sa mga mag-aaral na nag-aaral ng disiplina General Medicine 060101 Obstetrics. para sa mga medikal na estudyante unibersidad Savelyeva, Obstetrics 537 432 Shalina, Sichinava, Panina, Kurtser. - M.: GEOTAR-Media, 2009...”

"Pyatigorsk branch ng State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Volgograd State Medical University ng Ministry of Health ng Russian Federation DEPARTMENT OF BIOLOGICAL CHEMISTRY AND MICROBIOLOGY E.G. DORKINA GENERAL MICROBIOLOGY. BAHAGI 2 PHYSIOLOGY NG MICROORGANISMS Mga tagubilin sa pamamaraan para sa independiyenteng (extracurricular) na gawain ng mga mag-aaral sa unang taon (full-time na pag-aaral) sa disiplina C2.B.11 - MICROBIOLOGY Pyatigorsk 2013 1 UDC...”

"FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION VORONEZH STATE UNIVERSITY A.T. Eprintsev, V.N. Popov, D.N. Fedorin PAGKILALA AT PAG-AARAL NG GENE EXPRESSION Manwal na pang-edukasyon at pamamaraan para sa mga unibersidad Publishing and Printing Center ng Voronezh State University 2008 Inaprubahan ng scientific at methodological council ng Faculty of Biology and Soil Sciences noong Pebrero 14, 2008, protocol No. Reviewer Doctor of Biology ...”

"STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION KURSK STATE MEDICAL UNIVERSITY MINISTRY OF HEALTH OF THE RUSSIAN FEDERATION FACULTY OF PHARMACY DEPARTMENT OF BIOLOGICAL CHEMISTRY MANUAL PARA SA PAGHAHANDA NG S AMOP SA BIOLOGICAL CHEMISTRY NG PARTPONENTO NG FACUD. KURSK - 2005 UDC: 54 :57 (072) BBK: 24:28 Y7 Inilathala sa pamamagitan ng desisyon ng editoryal at publishing council ng KSMU Isang manwal para sa sariling pag-aaral sa biological chemistry...”

"STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION VOLGOGRAD STATE MEDICAL UNIVERSITY OF THE MINISTRY OF HEALTH AND SOCIAL POLICY OF THE RUSSIAN FEDERATION (GBOU VPO VOLGGMU MINISTRY OF HEALTH AND SOCIAL POLICY OF THE RUSSIAve. Department of Pathological Physiology, Doctor of Medical Sciences, Propesor L. N. Rogova METHODOLOGICAL DEVELOPMENT para sa mga mag-aaral na magsagawa ng mga praktikal na klase sa disiplina Pathophysiology, pathophysiology ng ulo at leeg sa specialty...”

“1 2 N. I. Fedyukovich HUMAN ANATOMY AND PHYSIOLOGY Inaprubahan ng Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation bilang isang aklat-aralin para sa mga mag-aaral ng mga medikal na paaralan na nag-aaral sa specialty 0406 Nursing Second edition Rostov-on-Don Phoenix 2003 BBK 28.8ya723 F32 3 Fedyukovich N. I F 32 Human Anatomy and Physiology: Textbook. Ed. ika-2. - Rostov n/d: publishing house: Phoenix, 2003. - 416 p. Sinasaklaw ng aklat-aralin ang mga isyu ng normal na anatomya at pisyolohiya ng tao, na isinasaalang-alang...”

SEKSYON 2

MGA PAGSASANAY SA LABORATORY

Laboratory work No. 1

Paghahambing ng pagkamatagusin ng lamad ng buhay at patay na mga selula

Pagsasanay: tukuyin ang mga pagkakaiba sa pagkamatagusin ng lamad ng mga buhay at patay na selula at gumawa ng mga konklusyon tungkol sa mga dahilan ng mga pagkakaibang ito.

Mga materyales at kagamitan: test tubes, test tube rack, scalpel, alcohol lamp o gas burner, 30% acetic acid solution, beetroot.

Mga dapat gawain

1. Pagkatapos alisin ang integumentary tissue, ang ugat ng beet ay pinutol sa mga cube (kubo sa gilid na 5 mm) at lubusan na hinugasan ng tubig upang alisin ang pigment na inilabas mula sa mga nasirang selula.

2. Ihulog ang isang piraso ng beetroot sa tatlong test tubes. Ang 5 ml ng tubig ay ibinuhos sa una at pangalawa, 5 ml ng isang 30% na solusyon ng acetic acid ay ibinuhos sa pangatlo. Ang unang test tube ay naiwan para sa kontrol. Ang mga nilalaman ng pangalawa ay pinakuluang para sa 2-3 minuto.

3. Ang mga vacuole ng beet root cells ay naglalaman ng betacyanin, isang pigment na nagbibigay kulay sa root tissue. Ang mga tonoplast ng mga nabubuhay na selula ay hindi malalampasan ng mga molekula ng pigment na ito. Pagkatapos ng kamatayan ng cell, ang tonoplast ay nawawala ang semi-permeable na ari-arian nito, nagiging permeable, ang mga molekula ng pigment ay umalis sa mga selula at kulayan ang tubig.

Sa pangalawa at pangatlong test tube, kung saan ang mga cell ay pinatay sa pamamagitan ng pagkulo o acid, ang tubig ay nagiging kulay, ngunit sa unang test tube ay nananatiling walang kulay.

4. Isulat ang mga resulta ng iyong mga obserbasyon.

Laboratory work No. 2

Turgor, plasmolysis at deplasmolysis

Pagsasanay: pag-aralan sa ilalim ng mikroskopyo ang mga phenomena ng turgor, plasmolysis at deplasmolysis sa epidermal cells ng mga asul na sibuyas.

Mga materyales at kagamitan: mikroskopyo, dissecting equipment, spirit lamp, asul na sibuyas, beet roots, 30% sugar solution, 5-8% potassium nitrate solution.

Mga dapat gawain

1. Gumawa ng isang patag na seksyon ng epidermis ng isang asul na sibuyas at ilagay ito sa isang glass slide sa isang patak ng tubig.

2. Takpan ang patak gamit ang isang coverslip at obserbahan ang mga selula sa estado ng turgor sa pamamagitan ng mikroskopyo.

3. Kumuha ng isang patak ng 30% sugar solution at ilagay ito sa tabi ng cover slip.

4. Hawakan ang filter na papel sa kabaligtaran na dulo ng takip na salamin, palitan ang tubig sa paghahanda ng isang solusyon ng asukal.

5. Magmasid muli sa ilalim ng mikroskopyo. Kung hindi pa napapansin ang plasmolysis, ulitin ang pagpapalit ng tubig ng solusyon sa asukal.

Sa ilalim ng mikroskopyo, malinaw na makikita ang plasmolysis sa mga nabubuhay na epidermal cells.

6. Isagawa ang eksperimento sa reverse order, ibig sabihin, ibalik muli ang tubig at obserbahan ang phenomenon ng deplasmolysis.

7. Gumuhit ng mga cell sa isang estado ng turgor, plasmolysis at deplasmolysis.

8. Upang patunayan na ang plasmolysis at deplasmolysis ay nangyayari lamang sa mga buhay na selula, isagawa ang gayong eksperimento nang magkatulad. Hawakan ang isa sa mga seksyon ng epidermis ng sibuyas sa isang patak ng tubig sa ibabaw ng apoy ng isang lampara ng alkohol upang patayin ang mga selula. Pagkatapos ay maglagay ng solusyon sa asukal at tingnan kung nangyayari ang plasmolysis.

Ang inilarawan na karanasan ay nagbibigay-daan sa iyo upang maging pamilyar hindi lamang sa mga proseso ng turgor, plasmolysis at deplasmolysis, kundi pati na rin sa proseso ng mga sangkap na pumapasok sa cell (sa kasong ito, ang mga molekula ng asukal mula sa solusyon).

Kapag pinag-aaralan ang mga phenomena ng plasmolysis at deplasmolysis sa mga selula ng ugat ng beet, ang pamamaraan ay pareho, ngunit sa halip na isang solusyon sa asukal mas mahusay na gumamit ng 5% na solusyon ng potassium nitrate.

Laboratory work No. 3

Pagpapasiya ng transpiration sa pamamagitan ng gravimetric method

Pagsasanay: matukoy ang dami ng tubig na sumingaw ng isang halaman sa isang tiyak na tagal ng panahon gamit ang gravimetric method.

Mga materyales at kagamitan: timbangan, timbang, gunting, pinggan, paninindigan, buhay na halaman.

Mga dapat gawain

1. Ilagay ang hugis-U na tubo sa isang stand at ibuhos ang tubig dito. Gupitin ang isang dahon mula sa halaman (o isang maliit na sanga na may dalawang dahon) at gumamit ng cotton plug para i-secure ito sa isang paa (hindi dapat hawakan ng cotton plug ang tubig, kung hindi ay sumingaw ang tubig dito). Isara ang kabilang siko gamit ang isang goma o plastik na takip (kung walang ganoong tubo, maaari kang kumuha ng isang simpleng test tube at punan ang ibabaw ng tubig ng langis ng gulay upang maiwasan ang pagsingaw).

2. Timbangin ang aparato at sa parehong oras ang isang maliit na crystallizer na puno ng tubig. Ilagay ang device at ang crystallizer sa bintana.

3. Pagkatapos ng 1-2 oras, timbangin muli. Ang masa ay bumababa sa parehong mga kaso habang ang tubig ay sumingaw.

Laboratory work No. 4

Pagmamasid sa paggalaw ng stomata

Pagsasanay: obserbahan ang paggalaw ng stomata, ipaliwanag ang dahilan ng paggalaw ng stomata, i-sketch ang stomata sa tubig at sa mga solusyon ng 5 at
20%- mag gliserin.

Layunin ng gawain: obserbahan ang mga paggalaw ng stomata sa tubig at sa isang gliserol na solusyon.

Mga materyales at kagamitan: glycerin solutions (5 at 20%), 1M sucrose solution, microscope, slide at cover glass, dissecting needles, filter paper, bote, dahon ng anumang halaman.

Mga dapat gawain

1. Maghanda ng ilang mga seksyon ng mas mababang epidermis ng dahon at ilagay ang mga ito sa isang 5% na solusyon ng gliserin sa loob ng 2 oras. Ang gliserol ay tumagos sa mga vacuole ng mga guard cell, pinabababa ang kanilang potensyal sa tubig at, samakatuwid, pinatataas ang kanilang kakayahang sumipsip ng tubig. Ang mga seksyon ay inilalagay sa isang glass slide sa parehong solusyon, ang kondisyon ng mga cell ay nabanggit at sila ay sketched.

2. Palitan ang gliserin ng tubig, bunutin ito mula sa ilalim ng baso gamit ang filter na papel. Sa kasong ito, ang pagbubukas ng mga stomatal slits ay sinusunod. Iguhit ang gamot.

3. Palitan ang tubig ng isang malakas na osmotic agent - isang 20% ​​glycerin solution o isang 1M sucrose solution. Ang pagsasara ng stomata ay sinusunod.

4. Gumawa ng mga konklusyon.

Laboratory work No. 5

Mga produkto ng photosynthesis

Pagsasanay: pag-aralan ang proseso ng pagbuo ng pangunahing almirol sa mga dahon.

Mga materyales at kagamitan: mga lampara ng alkohol, mga paliguan ng tubig, gunting, mga de-kuryenteng kalan, 200-300 W na maliwanag na lampara, mga pinggan, mga buhay na halaman (kalabasa, beans, pelargonium, primrose, atbp.), ethyl alcohol, iodine solution sa potassium iodide.

Mga dapat gawain

1. Gamit ang starch test, patunayan na ang starch ay nabuo sa panahon ng photosynthesis.

Ang isang mahusay na natubigan na halaman ay dapat ilagay sa isang madilim na lugar para sa 2-3 araw. Sa panahong ito, magkakaroon ng pag-agos ng mga assimilates mula sa mga dahon. Hindi mabubuo ang bagong starch sa dilim.

Upang makakuha ng kaibahan mula sa proseso ng photosynthesis, dapat na madilim ang bahagi ng dahon. Upang gawin ito, maaari kang gumamit ng negatibong larawan o dalawang magkaparehong screen na hindi tinatablan ng liwanag, na ikinakabit ang mga ito sa itaas at ibaba. Ang mga larawan sa screen (mga clipping) ay maaaring ibang-iba.

Ang isang incandescent lamp na 200-300 W ay inilalagay sa layo na 0.5 m mula sa sheet. Pagkatapos ng isang oras o dalawa, ang sheet ay dapat iproseso tulad ng ipinahiwatig sa itaas. Ito ay mas maginhawang gawin ito sa isang patag na plato. Kasabay nito, ang sheet na nanatiling madilim sa lahat ng oras ay naproseso.

Ang mga bahagi na nakalantad sa liwanag ay nagiging asul, habang ang iba ay dilaw.

Sa tag-araw, maaari mong baguhin ang eksperimento - takpan ang ilang mga dahon sa halaman, paglalagay ng mga bag ng itim na opaque na papel na may naaangkop na mga ginupit sa kanila; pagkatapos ng dalawa hanggang tatlong araw, sa pagtatapos ng isang maaraw na araw, putulin ang mga dahon, pakuluan muna ang mga ito sa tubig, at pagkatapos ay paputiin ang mga ito ng alkohol at gamutin ang mga ito ng isang solusyon ng yodo sa potassium iodide. Ang mga madilim na bahagi ng mga dahon ay magiging magaan, at ang mga iluminadong lugar ay magiging itim.

Sa ilang mga halaman (halimbawa, mga sibuyas), ang pangunahing produkto ng photosynthesis ay hindi starch, ngunit asukal, kaya ang pagsubok ng starch ay hindi naaangkop sa kanila.

2. Isulat ang mga resulta ng iyong mga obserbasyon.

Laboratory work No. 6

Pagkuha ng mga pigment mula sa alcoholic extracts ng mga dahon
at ang kanilang dibisyon

Pagsasanay: kumuha ng katas ng alkohol ng mga pigment, paghiwalayin ang mga ito at maging pamilyar sa mga pangunahing katangian ng mga pigment.

Mga materyales at kagamitan: gunting, mortar at pestles, rack na may mga test tube, pinggan, alcohol lamp, water bath, sariwa o tuyong dahon (nettle, aspidistra, ivy o iba pang mga halaman), ethyl alcohol, gasolina, 20% NaOH (o KOH) na solusyon, tuyong chalk , buhangin.

Mga dapat gawain

1. Ilagay ang mga tuyong dahon na dinurog gamit ang gunting sa isang malinis na mortar, magdagdag ng kaunting chalk upang ma-neutralize ang mga acid ng cell sap. Lubusan na gilingin ang masa gamit ang isang halo, pagdaragdag ng ethyl alcohol (100 cm 3), pagkatapos ay salain ang solusyon.

Ang nagresultang chlorophyll extract ay may fluorescence: sa transmitted light ito ay berde, sa reflected light ito ay cherry-red.

2. Paghiwalayin ang mga pigment gamit ang Kraus method.

Upang gawin ito, kailangan mong ibuhos ang 2-3 cm3 ng katas sa isang test tube at magdagdag ng isa at kalahating dami ng gasolina at 2-3 patak ng tubig; pagkatapos ay kailangan mong kalugin ang test tube at maghintay hanggang ang dalawang layer ay malinaw na nakikita - gasolina sa itaas, alkohol sa ibaba. Kung hindi nangyari ang paghihiwalay, magdagdag ng higit pang gasolina at kalugin muli ang test tube.

Kung lumilitaw ang labo, magdagdag ng kaunting alkohol.

Dahil ang gasolina ay hindi natutunaw sa alkohol, ito ay napupunta sa tuktok. Ang berdeng kulay ng tuktok na layer ay nagpapahiwatig na ang chlorophyll ay inilipat sa gasolina. Bilang karagdagan dito, ang karotina ay natutunaw din sa gasolina. Sa ibaba, sa alkohol, nananatili ang xanthophyll. Ang ilalim na layer ay dilaw.

Matapos ang pag-aayos ng solusyon, nabuo ang dalawang layer. Bilang resulta ng saponification ng chlorophyll, ang mga alkohol ay tinanggal at ang sodium salt ng chlorophyllin ay nabuo, na, hindi katulad ng chlorophyll, ay hindi natutunaw sa gasolina.

Para sa mas mahusay na saponification, ang test tube na may idinagdag na NaOH ay maaaring ilagay sa isang paliguan ng tubig na may tubig na kumukulo at, sa sandaling kumulo ang solusyon, alisin. Pagkatapos nito, idinagdag ang gasolina. Ang carotene at xanthophyll (magiging dilaw ang kulay) ay mapupunta sa layer ng gasolina (itaas), at ang sodium salt ng chlorophyll acid ay mapupunta sa layer ng alkohol.

Laboratory work No. 7

Pagtuklas ng paghinga ng halaman

Pagsasanay: patunayan na ang CO 2 ay inilabas kapag ang mga halaman ay humihinga, gumuhit ng isang aparato na tumutulong sa pagtukoy ng paghinga sa pamamagitan ng paglabas ng CO 2, magsulat ng mga caption para sa pagguhit.

Mga materyales at kagamitan: 2 glass jar na may kapasidad na 300-400 ml, 2 rubber test tube na may mga butas para sa funnel at tube, 2 funnel, 2 glass tube na nakakurba sa hugis ng letrang "P" na 18-20 cm ang haba at 4-5 mm sa diameter, 2 test tubes, isang beaker, Ba(OH)2 solution, sprouted seeds of wheat, sunflower, corn, peas, etc.

Mga dapat gawain

1. Ibuhos ang 50-60 g ng sprouted seeds sa isang glass jar, isara ito ng mahigpit gamit ang stopper kung saan ipinasok ang funnel at curved glass tube at mag-iwan ng 1-1.5 na oras. Sa panahong ito, bilang resulta ng paghinga sa mga buto, maiipon ang carbon dioxide sa garapon. Ito ay mas mabigat kaysa sa hangin, kaya ito ay puro sa ilalim ng lata at hindi pumapasok sa atmospera sa pamamagitan ng isang funnel o tubo.

2. Kasabay nito, kumuha ng control jar na walang buto, isara din ito ng rubber stopper na may funnel at glass tube at ilagay ito sa tabi ng unang garapon.

3. Ang mga libreng dulo ng mga glass tube ay ibinababa sa dalawang test tube na may barite na tubig. Nagsisimula silang unti-unting magbuhos ng tubig sa parehong mga garapon sa pamamagitan ng mga funnel. Inililipat ng tubig ang hangin na pinayaman ng CO 2 mula sa mga lata, na pumapasok sa mga test tube na may solusyong Ba(OH) 2. Bilang resulta, ang barite na tubig ay nagiging maulap.

4. Ihambing ang antas ng labo ng Ba(OH) 2 sa parehong test tubes.

Laboratory work No. 8

Pagpapasiya ng tindi ng paghinga sa mga tasa ng Conway

Pagsasanay: magsagawa ng eksperimento at kalkulahin ang intensity ng paghinga ng mga bagay na pinag-aaralan depende sa mga opsyong pang-eksperimento.

Mga materyales at kagamitan: Mga tasa ng Conway, Vaseline, burette, stand, filter paper, gunting, timbangan, timbang, reagents: 0.1 N Ba(OH) 2 ; 0.1 N HCl, phenolphthalein, anumang mga punla at halamang nasa hustong gulang o kanilang mga organo.

Mga dapat gawain

1. Ang mga Conway cup ay na-calibrate bago ang eksperimento; dapat ay pareho ang volume ng mga ito para sa kontrol at pang-eksperimentong mga variant. Ang bawat pang-eksperimentong variant ay ginagawa sa triplicate.

2. Isang sample ng plant material na tumitimbang ng 0.5-1.0 g ay inilatag sa panlabas na bilog ng Conway cup. 1 o 2 ml ng 0.1 N Ba(OH) 2 ay ibinuhos sa inner cylinder. Ang cup ay hermetically sealed na may ground-in lid (upang sa takip ay lumitaw ang isang transparent na balangkas ng manipis na seksyon ng tasa) at inilagay sa dilim sa loob ng 20 - 40 minuto (upang ibukod ang photosynthesis sa berdeng mga tisyu ng halaman). Sa panahon ng pagkakalantad, ang carbon dioxide na naipon sa Conway cup ay tumutugon sa barium hydroxide:

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O.

Ang labis na Ba(OH)2 ay na-titrate ng 0.1 N HC1 laban sa phenolphthalein hanggang sa mawala ang kulay rosas na kulay.

3. Kasabay ng pang-eksperimentong isa, maglagay ng control Conway cup (walang sample). Ang parehong dami ng 0.1 N Ba(OH) 2 na solusyon ay ibinubuhos dito, sarado na may ground-in lid at iniwan sa tabi ng test cup. Ang barium hydroxide sa tasang ito ay tumutugon sa carbon dioxide, na orihinal na nilalaman ng hangin sa dami nito. Ang labis na barite ay titrated.

4. Batay sa pagkakaiba sa mga volume ng hydrochloric acid solution na ginamit upang i-titrate ang labis na Ba(OH)2 sa control at experimental dishes, ang respiration intensity (I.D.) ay kinakalkula:

Mg CO 2 /(g∙h),

kung saan ang V HC1k ay ang dami ng 0.1 N HC1 na ginagamit para sa titration ng labis na Ba(OH) 2 sa control cup; V HC1op - dami ng 0.1 N HC1, ginagamit para sa titration ng labis na Ba(OH) 2 sa test cup; R- sample na timbang, g;

t - oras, h; Ang 2.2 ay ang conversion factor ng HC1 sa CO 2 (1 ml ng 0.1 N HC1 o Ba(OH) 2 ay katumbas ng 2.2 mg CO 2).

Laboratory work No. 9

Ang kahulugan ng iba't ibang elemento para sa mga halaman

Pagsasanay: pag-aralan ang kahalagahan ng iba't ibang elemento ng mineral para sa paglaki ng fungus na Aspergillus.

Mga materyales at kagamitan: kaliskis, thermostat, cotton plugs, filter, limang 100 cm 3 flasks, test tube, pipette, dalawang baso, funnel, mineral salts, sucrose, organic acid (citric), isang kultura ng Aspergillus fungus na lumago sa mga piraso ng patatas o tinapay para sa 3- 4 na araw.

Mga dapat gawain

1. Magtanim ng kabute gamit ang mga nutrient mixture.

Ito ay itinatag na ang Aspergillus ay may humigit-kumulang na parehong mga kinakailangan para sa mineral na nutrisyon bilang mas mataas na mga halaman. Sa mga elemento ng mineral, ang kabute ay hindi lamang nangangailangan ng calcium. Ang mga pinaghalong nutrisyon ay inihanda sa 100 cm 3 flasks at binubuo ayon sa isang tiyak na pamamaraan (Talahanayan 1).

Ang pagnunumero ng mga flasks ay tumutugma sa pagnunumero ng mga pang-eksperimentong variant. Ang mga resulta ng eksperimento ay nakasulat sa ibaba.

Talahanayan 1

Scheme para sa paghahanda ng nutritional mixtures

Mga sangkap	Konsentrasyon	Dami ng substance (sa ml) sa mga flasks
		No. 1 - kumpletong timpla	No. 2 - walang N	No. 3 - walang P	No. 4 - walang K	No 5 - walang mineral
Sucrose Lemon acid
resulta Mass ng mycelium, g

Ang citric acid ay idinagdag upang lumikha ng isang acidic na kapaligiran na kanais-nais para sa aspergillus, ngunit pinipigilan ang pag-unlad ng iba pang mga microorganism.

2. Ibuhos ang sterile na tubig sa isang test tube o flask at ilagay ang fungal mycelium sa loob nito, kinuha gamit ang sterile loop, pukawin ang mga nilalaman sa pamamagitan ng pag-ikot sa pagitan ng iyong mga daliri o palad.

I-pipette ang resultang suspensyon sa lahat ng flasks gamit ang sterile pipette.

Isara ang mga flasks gamit ang mga cotton plug at ilagay sa isang thermostat sa temperatura na 30-35 °C. Ang pagmamasid ay isasagawa sa isang linggo.

Ang kakanyahan ng eksperimento ay sa pamamagitan ng pagtukoy sa masa ng fungal mycelium na lumago sa iba't ibang mga nutrient mixtures, malalaman ng isa ang pangangailangan nito para sa mga indibidwal na elemento.

3. Timbangin, kung saan kukuha ka ng dalawang malinis na baso, isang funnel at ilang magkaparehong filter na papel. Timbangin ang isang beaker (No. 1) gamit ang funnel at salain at itala ang masa. Pagkatapos ay ilagay ang funnel sa isa pang baso (No. 2), ilipat ang fungal mycelium mula sa unang prasko patungo sa filter, banlawan ng tubig at pagkatapos dumaloy ang tubig, ilipat ang funnel pabalik sa salamin No. 1. Timbangin muli. Ito ay malinaw na ang resulta ay magiging mas malaki, dahil ang fungal mycelium ay idinagdag.

Manual na pang-edukasyon at pamamaraan

... - Balashov: Nikolaev, 2007. - 48 p. ISBN 978-5-94035-300-3 V pang-edukasyon-pamamaraanbenepisyo binalangkas ang mga pamamaraan... pisyolohiyahalaman: aklat-aralin allowance/ ed. V. B. Ivanova. - Academy, 2001. - 144 p. Zanina, M. A. Pisyolohiyahalaman: paraan ng edukasyon. allowance ...

Pagsasanay at metodology complex

... Pang-edukasyon-pamamaraan kumplikado Balashov... 'pakiramdam', pisyolohiya galing sa Greek... pagsasanay substyle sa pang-edukasyon panitikan para sa pang-edukasyon metodolohikalbenepisyo... At halaman At... 2005 mayroon ...

TEORYA AT PAGSASANAY NG SCIENTIFIC SPEECH Espesyal na kurso para sa mga non-humanitarian specialty sa mga unibersidad Educational and methodological complex Balashov - 2008

Pagsasanay at metodology complex

... Pang-edukasyon-pamamaraan kumplikado Balashov... 'pakiramdam', pisyolohiya galing sa Greek... pagsasanay substyle sa pang-edukasyon panitikan para sa pang-edukasyon mga pagtatatag ng iba't ibang uri, direktoryo, metodolohikalbenepisyo... At halaman At... 2005 G.). Hindi pa namin nagagawa ito dati mayroon ...

Pang-edukasyon at metodolohikal na kumplikado (219)

Manual na pang-edukasyon at pamamaraan

Mga Pasilidad ( halaman, mga koleksyon... silapang-edukasyon ... pisyolohiya... G.Yu. Mga promising na teknolohiya ng paaralan: pang-edukasyon-pamamaraanallowance/G.Yu. Ksenzova. - M.: ... 288 P. 6. Balashov, M. Didactic game... - No. 22. – 2005 . Pedagogy: aklat-aralin. allowance/ ed. P....

Panimula 2

1.Mga pangunahing katotohanan tungkol sa istruktura ng cell membrane 3

2. Pangkalahatang ideya tungkol sa permeability 4

3. Paglipat ng mga molekula sa lamad 4

3.1. Pagsasabog 5

3.2 Fick's equation 6

3.3 Passive na transportasyon 7

3.3.1 Mga pagkakaiba sa pagitan ng facilitated diffusion at simpleng diffusion 8

4. Batas ni Darcy 8

5. Aktibong transportasyon 9

6. Istraktura at paggana ng mga channel ng ion 11

Konklusyon 15

Mga Sanggunian 17

PANIMULA

Ang transportasyon ng lamad ay ang transportasyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad ng cell papasok o palabas ng cell, na isinasagawa gamit ang iba't ibang mga mekanismo - simpleng pagsasabog, pinadali na pagsasabog at aktibong transportasyon.

Ang pinakamahalagang pag-aari ng isang biological membrane ay ang kakayahang ipasa ang iba't ibang mga sangkap sa loob at labas ng cell. Ito ay may malaking kahalagahan para sa self-regulation at pagpapanatili ng isang pare-parehong komposisyon ng cell. Ang pag-andar na ito ng lamad ng cell ay ginaganap dahil sa pumipili na pagkamatagusin, i.e. ang kakayahang payagan ang ilang mga sangkap na dumaan at hindi ang iba. Ang mga nonpolar molecule na may mababang molekular na timbang (oxygen, nitrogen, benzene) ay pinakamadaling dumaan sa lipid bilayer. Ang maliliit na polar molecule tulad ng carbon dioxide, nitric oxide, tubig, at urea ay mabilis na tumagos sa lipid bilayer. Ang ethanol at glycerol, pati na rin ang mga steroid at thyroid hormone, ay dumadaan sa lipid bilayer sa isang kapansin-pansing bilis. Para sa mas malalaking polar molecule (glucose, amino acids), pati na rin para sa mga ions, ang lipid bilayer ay halos hindi natatagusan, dahil ang loob nito ay hydrophobic. Kaya, para sa tubig ang koepisyent ng permeability (cm/s) ay humigit-kumulang 10-2, para sa gliserol - 10-5, para sa glucose - 10-7, at para sa mga monovalent ions - mas mababa sa 10-10.

Ang paglipat ng malalaking polar molecule at ions ay nangyayari dahil sa channel proteins o carrier proteins. Kaya, sa mga lamad ng cell mayroong mga channel para sa sodium, potassium at chlorine ions, sa mga lamad ng maraming mga cell mayroong mga channel ng tubig ng aquaporin, pati na rin ang mga protina ng carrier para sa glucose, iba't ibang grupo ng mga amino acid at maraming mga ions. Aktibo at passive na transportasyon.

Ang mga lamad ay bumubuo sa istraktura ng cell at isinasagawa ang mga function nito. Ang pagkagambala sa mga pag-andar ng cellular at intracellular membrane ay sumasailalim sa hindi maibabalik na pinsala sa cell at, bilang isang resulta, ang pag-unlad ng mga malubhang sakit ng cardiovascular, nervous, at endocrine system.

1. Mga pangunahing katotohanan tungkol sa istruktura ng cell membrane.

Kasama sa mga cell membrane ang plasma membrane, karyolemma, membranes ng mitochondria, ER, Golgi apparatus, lysosomes, at peroxisomes. Ang isang karaniwang tampok ng lahat ng mga lamad ng cell ay ang mga ito ay manipis (6-10 nm) na mga layer ng likas na lipoprotein (mga lipid na kumplikado sa mga protina). Ang mga pangunahing sangkap ng kemikal ng mga lamad ng cell ay mga lipid (40%) at mga protina (60%); bilang karagdagan, ang carbohydrates (5-10%) ay natagpuan sa maraming lamad.

Ang plasma membrane ay pumapalibot sa bawat cell, tinutukoy ang laki nito, at pinapanatili ang pagkakaiba sa pagitan ng mga nilalaman ng cell at ang panlabas na kapaligiran nito. Ang lamad ay nagsisilbing isang mataas na pumipili na filter at responsable para sa aktibong transportasyon ng mga sangkap, iyon ay, ang pagpasok ng mga sustansya sa cell at ang pag-alis ng mga nakakapinsalang produkto ng basura. Sa wakas, ang lamad ay responsable para sa pang-unawa ng mga panlabas na signal at pinapayagan ang cell na tumugon sa mga panlabas na pagbabago. Ang lahat ng mga biological membrane ay mga pagtitipon ng mga molekula ng lipid at protina na pinagsama ng mga non-covalent na pakikipag-ugnayan.

Ang batayan ng anumang molekular na lamad ay binubuo ng mga molekulang lipid na bumubuo ng isang bilayer. Kabilang sa mga lipid ang isang malaking grupo ng mga organikong sangkap na may mahinang solubility sa tubig (hydrophobicity) at mahusay na solubility sa mga organikong solvent at fats (lipophility). Ang komposisyon ng mga lipid sa iba't ibang mga lamad ay hindi pareho. Halimbawa, ang lamad ng plasma, hindi katulad ng mga lamad ng endoplasmic reticulum at mitochondria, ay pinayaman sa kolesterol. Ang mga karaniwang kinatawan ng mga lipid na matatagpuan sa mga lamad ng cell ay phospholipids (glycerophosphatides), sphingomyelins at steroid lipids - kolesterol.

Ang isang tampok ng mga lipid ay ang paghahati ng kanilang mga molekula sa dalawang magkaibang bahagi na gumagana: hydrophobic non-polar, non-charge-bearing (“tails”), na binubuo ng fatty acids, at hydrophilic, charged polar “heads”. Tinutukoy nito ang kakayahan ng mga lipid na kusang bumuo ng mga istruktura ng bilayer (bilipid) na lamad na may kapal na 5-7 nm.

Ang mga unang eksperimento na nagpapatunay nito ay isinagawa noong 1925.

Ang pagbuo ng isang bilayer ay isang espesyal na pag-aari ng mga molekula ng lipid at nangyayari kahit sa labas ng cell. Ang pinakamahalagang katangian ng isang bilayer: kakayahang mag-ipon ng sarili - pagkalikido - kawalaan ng simetrya.

2. Pangkalahatang ideya tungkol sa permeability.

Mga katangian ng mga lamad, mga pader ng sisidlan at mga epithelial cell, na sumasalamin sa kakayahang magsagawa ng mga kemikal; makilala sa pagitan ng aktibo (aktibong transportasyon ng mga sangkap) at passive P. (phagocytosis At pinocytosis ); passive at (sa ilang mga kaso) aktibong P. (malalaking molekula) ay ibinibigay ng mga pores ng lamad, ang P. para sa mga mababang molekular na sangkap (halimbawa, mga ion) ay ibinibigay ng mga tiyak na istruktura ng lamad na may partisipasyon ng mga molekula ng carrier.

3. Paglipat ng mga molekula sa buong lamad.

Dahil ang loob ng lipid layer ay hydrophobic, ito ay kumakatawan sa isang halos hindi malalampasan na hadlang sa karamihan ng mga polar molecule. Dahil sa pagkakaroon ng hadlang na ito, ang pagtagas ng mga nilalaman ng cell ay pinipigilan, ngunit dahil dito, ang cell ay napilitang lumikha ng mga espesyal na mekanismo upang maghatid ng mga sangkap na nalulusaw sa tubig sa buong lamad. Ang paglipat ng mga maliliit na molekula na nalulusaw sa tubig ay isinasagawa gamit ang mga espesyal na protina ng transportasyon. Ang mga ito ay mga espesyal na transmembrane na protina, na ang bawat isa ay responsable para sa transportasyon ng mga tiyak na molekula o grupo ng mga kaugnay na molekula.

Ang mga cell ay mayroon ding mga mekanismo para sa pagdadala ng mga macromolecule (protina) at maging ang malalaking particle sa buong lamad. Ang proseso ng pagkuha ng mga macromolecule ng isang cell ay tinatawag na endocytosis. Sa pangkalahatang mga termino, ang mekanismo ng paglitaw nito ay ang mga sumusunod: ang mga lokal na lugar ng lamad ng plasma ay invaginated at sarado, na bumubuo ng isang endocytic vesicle, pagkatapos ay ang hinihigop na particle ay karaniwang pumapasok sa mga lysosome at sumasailalim sa pagkasira.

3.1 Ang pagsasabog (Latin diffusio - pagkalat, pagkalat, pagpapakalat) ay ang proseso ng paglilipat ng bagay o enerhiya mula sa isang lugar na may mataas na konsentrasyon patungo sa isang lugar na may mababang konsentrasyon (laban sa gradient ng konsentrasyon). Ang pinakatanyag na halimbawa ng pagsasabog ay ang paghahalo ng mga gas o likido (kung ang tinta ay nahuhulog sa tubig, ang likido ay magiging pare-parehong kulay pagkatapos ng ilang oras). Ang isa pang halimbawa ay nagsasangkot ng isang solid: kung ang isang dulo ng isang baras ay pinainit o may elektrikal na sisingilin, ang init (o, naaayon, electric current) ay kumakalat mula sa mainit (na-charge) na bahagi patungo sa malamig (hindi naka-charge) na bahagi. Sa kaso ng isang metal rod, ang thermal diffusion ay mabilis na bubuo at ang kasalukuyang daloy ay halos agad-agad. Kung ang baras ay gawa sa isang sintetikong materyal, ang thermal diffusion ay mabagal at ang diffusion ng electrically charged particle ay napakabagal. Ang pagsasabog ng mga molekula ay karaniwang mas mabagal. Halimbawa, kung ang isang piraso ng asukal ay inilagay sa ilalim ng isang baso ng tubig at ang tubig ay hindi hinalo, aabutin ng ilang linggo bago maging homogenous ang solusyon. Ang pagsasabog ng isang solidong sangkap sa isa pa ay nangyayari nang mas mabagal. Halimbawa, kung ang tanso ay pinahiran ng ginto, kung gayon ang pagsasabog ng ginto sa tanso ay magaganap, ngunit sa ilalim ng normal na mga kondisyon (temperatura ng silid at presyon ng atmospera) ang layer na nagdadala ng ginto ay aabot sa isang kapal ng ilang micrometer pagkatapos lamang ng ilang libong taon.

Lahat ng uri ng diffusion ay sumusunod sa parehong mga batas. Ang rate ng pagsasabog ay proporsyonal sa cross-sectional area ng sample, pati na rin ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon, temperatura o singil (sa kaso ng medyo maliit na mga halaga ng mga parameter na ito). Kaya, ang init ay kumakalat ng apat na beses na mas mabilis sa pamamagitan ng isang baras na may diameter na dalawang sentimetro kaysa sa pamamagitan ng isang baras na may diameter na isang sentimetro. Mas mabilis na kumakalat ang init na ito kung ang pagkakaiba ng temperatura sa isang sentimetro ay 10°C sa halip na 5°C. Ang rate ng diffusion ay proporsyonal din sa parameter na nagpapakilala sa isang partikular na materyal. Sa kaso ng thermal diffusion, ang parameter na ito ay tinatawag na thermal conductivity; sa kaso ng daloy ng mga electric charge, ito ay tinatawag na electrical conductivity. Ang dami ng substance na kumakalat sa loob ng isang takdang oras at ang distansyang nilakbay ng diffusing substance ay proporsyonal sa square root ng diffusion time.

Ang pagsasabog ay isang proseso sa antas ng molekular at tinutukoy ng random na katangian ng paggalaw ng mga indibidwal na molekula. Ang rate ng pagsasabog ay samakatuwid ay proporsyonal sa average na bilis ng mga molekula. Sa kaso ng mga gas, ang average na bilis ng maliliit na molekula ay mas malaki, ibig sabihin, ito ay inversely proportional sa square root ng mass ng molekula at tumataas sa pagtaas ng temperatura. Ang mga proseso ng pagsasabog sa mga solido sa mataas na temperatura ay kadalasang nakakahanap ng praktikal na aplikasyon. Halimbawa, ang ilang uri ng cathode ray tubes (CRTs) ay gumagamit ng thorium metal na diffused sa pamamagitan ng tungsten metal sa 2000 °C.

3.2 Fick's equation

Sa karamihan ng mga praktikal na kaso, ang konsentrasyon C ay ginagamit sa halip na ang potensyal na kemikal. Ang direktang pagpapalit ng µ ng C ay nagiging hindi tama sa kaso ng mataas na konsentrasyon, dahil ang potensyal ng kemikal ay nauugnay sa konsentrasyon ayon sa isang logarithmic na batas. Kung hindi namin isasaalang-alang ang mga ganitong kaso, ang formula sa itaas ay maaaring mapalitan ng mga sumusunod:

na nagpapakita na ang substance flux density J ay proporsyonal sa diffusion coefficient D at ang gradient ng konsentrasyon. Ang equation na ito ay nagpapahayag ng unang batas ni Fick (Si Adolph Fick ay isang German physiologist na nagtatag ng mga batas ng diffusion noong 1855). Ang pangalawang batas ni Fick ay nag-uugnay sa mga spatial at temporal na pagbabago sa konsentrasyon (diffusion equation):

Ang diffusion coefficient D ay depende sa temperatura. Sa isang bilang ng mga kaso, sa isang malawak na hanay ng temperatura, ang pagdepende na ito ay kumakatawan sa Arrhenius equation.

Ang mga proseso ng pagsasabog ay may malaking kahalagahan sa kalikasan:

Nutrisyon, paghinga ng mga hayop at halaman;

Pagpasok ng oxygen mula sa dugo papunta sa mga tisyu ng tao.

3.3 Passive na transportasyon

Ang passive transport ay ang paglipat ng mga sangkap mula sa mga lugar na may mataas na potensyal na electrochemical sa mga lugar na may mas mababang halaga.

Sa mga eksperimento sa mga artificial lipid bilayer, napag-alaman na mas maliit ang molekula at mas kakaunting hydrogen bond ang nabubuo nito, mas mabilis itong kumalat sa lamad. Kaya, mas maliit ang molekula at mas natutunaw sa taba (hydrophobic o non-polar) ito, mas mabilis itong tumagos sa lamad. Ang pagsasabog ng mga sangkap sa lipid bilayer ay sanhi ng isang gradient ng konsentrasyon sa lamad. Ang mga molekula ng lipid-inoluble substance at water-soluble hydrated ions (napapalibutan ng mga molekula ng tubig) ay tumagos sa lamad sa pamamagitan ng mga lipid at protina na mga pores. Ang maliliit na nonpolar na molekula ay madaling natutunaw at mabilis na nagkakalat. Ang mga uncharged polar molecule na may maliliit na laki ay natutunaw din at nagkakalat.

Mahalaga na ang tubig ay tumagos nang napakabilis sa lipid bilayer sa kabila ng katotohanan na ito ay medyo hindi matutunaw sa mga taba. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang molekula nito ay maliit at neutral sa kuryente.

Ang Osmosis ay ang kagustuhang paggalaw ng mga molekula ng tubig sa pamamagitan ng mga semipermeable na lamad (impermeable sa solute at permeable sa tubig) mula sa mga lugar na may mababang konsentrasyon ng solute patungo sa mga lugar na mas mataas ang konsentrasyon. Ang Osmosis ay mahalagang simpleng pagsasabog ng tubig mula sa mga lugar na may mas mataas na konsentrasyon ng tubig patungo sa mga lugar na may mas mababang konsentrasyon ng tubig. Malaki ang papel ng Osmosis sa maraming biological phenomena. Ang kababalaghan ng osmosis ay nagdudulot ng hemolysis ng mga pulang selula ng dugo sa mga solusyon sa hypotonic.

Kaya, ang mga lamad ay maaaring payagan ang tubig at mga non-polar na molekula na dumaan sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog.

3.3.1 Mga pagkakaiba sa pagitan ng facilitated diffusion at simple:

1) ang paglipat ng isang sangkap na may partisipasyon ng isang carrier ay nangyayari nang mas mabilis;

2) ang pinadali na pagsasabog ay may pag-aari ng saturation: sa pagtaas ng konsentrasyon sa isang bahagi ng lamad, ang density ng flux ng sangkap ay tumataas lamang sa isang tiyak na limitasyon, kapag ang lahat ng mga molekula ng carrier ay nasasakop na;

3) na may pinadali na pagsasabog, ang kumpetisyon sa pagitan ng mga transported substance ay sinusunod sa mga kaso kung saan ang carrier ay nagdadala ng iba't ibang mga substance; Bukod dito, ang ilang mga sangkap ay mas mahusay na disimulado kaysa sa iba, at ang pagdaragdag ng ilang mga sangkap ay nagpapalubha sa transportasyon ng iba; Kaya, sa mga asukal, ang glucose ay mas mahusay kaysa sa fructose, fructose ay mas mahusay kaysa sa xylose, at xylose ay mas mahusay kaysa sa arabinose, atbp. atbp.;

4) may mga sangkap na humaharang sa pinadali na pagsasabog - bumubuo sila ng isang malakas na kumplikado na may mga molekula ng carrier, halimbawa, pinipigilan ng phloridzin ang transportasyon ng mga asukal sa pamamagitan ng isang biological membrane.

4.Batas ni Darcy

Batas ni Darcy (Henri Darcy, 1856) - ang batas ng pagsasala ng mga likido at gas sa isang porous na daluyan. Nakuha sa eksperimento. Nagpapahayag ng pag-asa ng rate ng pagsasala ng likido sa gradient ng presyon:

kung saan: - rate ng pagsasala, K - koepisyent ng pagsasala, - gradient ng presyon. Ang batas ni Darcy ay nauugnay sa ilang mga sistema ng pagsukat. Ang medium na may permeability na 1 Darcy (D) ay nagbibigay-daan sa pagdaloy ng 1 cm³/s ng likido o gas na may lagkit na 1 cp (mPa s) sa ilalim ng pressure gradient na 1 atm/cm na kumikilos sa isang lugar na 1 cm². Ang 1 millidarcy (mD) ay katumbas ng 0.001 Darcy.

Sa sistema ng pagsukat ng SI, ang 1 Darcy ay katumbas ng 9.869233×10−13 m² o 0.9869233 µm². Ang conversion na ito ay karaniwang tinatantya bilang 1 µm². Dapat pansinin na ang numerong ito ay ang kapalit ng 1.013250 - ang kadahilanan ng conversion mula sa mga atmospheres hanggang sa mga bar.

Transport sa pamamagitan ng lipid bilayer (simple diffusion) at transportasyon na may partisipasyon ng mga protina ng lamad

5. Aktibong transportasyon

Ang iba pang mga carrier protein (minsan tinatawag na pump proteins) ay nagdadala ng mga substance sa buong lamad gamit ang enerhiya, na kadalasang ibinibigay ng hydrolysis ng ATP. Ang ganitong uri ng transportasyon ay nangyayari laban sa konsentrasyon ng gradient ng transported substance at tinatawag na aktibong transportasyon.

Simport, antiport at uniport

Ang transportasyon ng lamad ng mga sangkap ay naiiba din sa direksyon ng kanilang paggalaw at ang dami ng mga sangkap na dinadala ng isang naibigay na carrier:

1) Uniport - transportasyon ng isang sangkap sa isang direksyon depende sa gradient

2) Symport - transportasyon ng dalawang sangkap sa isang direksyon sa pamamagitan ng isang carrier.

3) Antiport - paggalaw ng dalawang substance sa magkaibang direksyon sa pamamagitan ng isang carrier.

Ang Uniport ay nagdadala, halimbawa, ng isang boltahe-gated na sodium channel kung saan ang mga sodium ions ay lumipat sa cell sa panahon ng pagbuo ng isang potensyal na aksyon.

Ang symport ay isinasagawa ng isang glucose transporter na matatagpuan sa panlabas (nakaharap sa bituka lumen) na bahagi ng mga selula ng epithelial ng bituka. Ang protina na ito ay sabay-sabay na kumukuha ng isang molekula ng glucose at isang sodium ion at, sa pagbabago ng conformation, inililipat ang parehong mga sangkap sa cell. Ginagamit nito ang enerhiya ng electrochemical gradient, na nilikha naman dahil sa hydrolysis ng ATP ng sodium-potassium ATPase.

Ang antiport ay isinasagawa, halimbawa, sa pamamagitan ng sodium-potassium ATPase (o sodium-dependent ATPase). Nagdadala ito ng mga potassium ions sa cell. at mula sa cell - sodium ions.

Ang gawain ng sodium-potassium ATPase bilang isang halimbawa ng antiport at aktibong transportasyon

Sa una, ang transporter na ito ay nakakabit ng tatlong Na + ions sa panloob na bahagi ng lamad. Binabago ng mga ion na ito ang conformation ng aktibong site ng ATPase. Matapos ang naturang pag-activate, ang ATPase ay nakapag-hydrolyze ng isang molekula ng ATP, at ang phosphate ion ay naayos sa ibabaw ng transporter sa loob ng lamad.

Ang inilabas na enerhiya ay ginugol sa pagbabago ng conformation ng ATPase, pagkatapos kung saan ang tatlong Na + ions at isang ion (phosphate) ay napupunta sa labas ng lamad. Dito, ang Na + ions ay nahahati at pinalitan ng dalawang K + ions. Pagkatapos ay ang conformation ng carrier ay nagbabago sa orihinal nito, at ang mga K + ions ay napupunta sa panloob na bahagi ng lamad. Dito nahati ang mga K+ ions at handa nang gamitin muli ang transporter.

Mas maikli, ang mga aksyon ng ATPase ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:

1) Ito ay "kumukuha" ng tatlong Na + ions mula sa loob ng cell, pagkatapos ay hinati ang molekula ng ATP at nagdaragdag ng pospeyt sa sarili nito.

2) "Itinatapon" ang mga Na + ions at ikinakabit ang dalawang K + ions mula sa panlabas na kapaligiran.

3) Nadiskonekta ang pospeyt, naglalabas ng dalawang K+ ions sa cell

Bilang resulta, ang isang mataas na konsentrasyon ng mga Na + ions ay nilikha sa extracellular na kapaligiran, at isang mataas na konsentrasyon ng K + ions ay nilikha sa loob ng cell. Ang gawain ng Na +, K + - ATPase ay lumilikha hindi lamang ng pagkakaiba sa konsentrasyon, kundi pati na rin ng pagkakaiba sa singil (ito ay gumagana tulad ng isang electrogenic pump). Ang isang positibong singil ay nilikha sa labas ng lamad, at isang negatibong singil sa loob.

6. Istraktura at pag-andar ng mga channel ng ion.

Ipinapalagay ng nasasabik na modelo ng lamad ang regulated transport ng potassium at sodium ions sa buong lamad. Gayunpaman, ang direktang pagpasa ng isang ion sa lipid bilayer ay napakahirap, kaya ang density ng flux ng ion ay magiging napakababa kung ang ion ay direktang dumaan sa lipid phase ng lamad. Ito at ang ilang iba pang mga pagsasaalang-alang ay nagbigay ng dahilan upang maniwala na ang lamad ay dapat maglaman ng ilang mga espesyal na istruktura - mga conducting ions.

Ang ganitong mga istraktura ay natagpuan at tinatawag na mga channel ng ion. Ang mga katulad na channel ay nahiwalay mula sa iba't ibang mga bagay: ang plasma membrane ng mga cell, ang postsynaptic membrane ng mga selula ng kalamnan at iba pang mga bagay. Ang mga channel ng ion na nabuo ng mga antibiotic ay kilala rin.

Mga pangunahing katangian ng mga channel ng ion:

1) selectivity;

2) kalayaan ng pagpapatakbo ng mga indibidwal na channel;

3) discrete na katangian ng conductivity;

4) pagtitiwala ng mga parameter ng channel sa potensyal ng lamad.

Tingnan natin ang mga ito sa pagkakasunud-sunod.

1. Selectivity ay ang kakayahan ng mga channel ng ion na piliing payagan ang mga ion ng isang uri na dumaan.

Kahit na sa mga unang eksperimento sa axon ng pusit, natuklasan na ang mga sodium at potassium ions ay may iba't ibang epekto sa potensyal ng lamad. Ang mga potassium ions ay nagbabago sa resting potential, at ang sodium ions ay nagbabago sa action potential.

Ipinakita ng mga sukat na ang mga channel ng ion ay may ganap na selectivity patungo sa mga cation (cation-selective channels) o anion (anion-selective channels). Kasabay nito, ang iba't ibang mga cation ng iba't ibang mga elemento ng kemikal ay maaaring dumaan sa mga cation-selective channel, ngunit ang conductivity ng lamad para sa menor de edad na ion, at samakatuwid ang kasalukuyang sa pamamagitan nito, ay magiging makabuluhang mas mababa, halimbawa, para sa sodium channel, ang kasalukuyang potassium sa pamamagitan nito ay magiging 20 beses na mas mababa. Ang kakayahan ng isang channel ng ion na pumasa sa iba't ibang mga ion ay tinatawag na relative selectivity at nailalarawan sa pamamagitan ng isang serye ng selectivity - ang ratio ng mga conductivities ng channel para sa iba't ibang mga ion na kinuha sa parehong konsentrasyon.

2. Kalayaan ng pagpapatakbo ng mga indibidwal na channel. Ang daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang indibidwal na channel ng ion ay independiyente kung ang kasalukuyang dumadaloy sa iba pang mga channel. Halimbawa, ang mga channel ng potassium ay maaaring i-on o i-off, ngunit ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mga channel ng sodium ay hindi nagbabago. Ang impluwensya ng mga channel sa isa't isa ay nangyayari nang hindi direkta: ang pagbabago sa permeability ng ilang mga channel (halimbawa, sodium) ay nagbabago sa potensyal ng lamad, at ito ay nakakaapekto sa conductivity ng iba pang mga channel ng ion.

3. Discrete na katangian ng conductivity ng mga channel ng ion. Ang mga channel ng ion ay isang subunit complex ng mga protina na sumasaklaw sa lamad. Sa gitna nito ay may isang tubo kung saan maaaring dumaan ang mga ion.

Ang bilang ng mga channel ng ion bawat 1 μm ng ibabaw ng lamad ay tinutukoy gamit ang isang radiolabeled sodium channel blocker, tetrodotoxin. Alam na ang isang molekula ng TTX ay nagbubuklod sa isang channel lamang. Pagkatapos, ang pagsukat ng radyaktibidad ng isang sample na may kilalang lugar ay naging posible upang ipakita na mayroong humigit-kumulang 500 sodium channels bawat 1 micron ng squid axon. Ito ay unang natuklasan noong 1962 sa mga pag-aaral ng conductivity ng lipid bilayer membranes (BLMs) kapag ang mga microquantity ng isang tiyak na excitation-inducing substance ay idinagdag sa solusyon na nakapalibot sa lamad. Ang isang pare-parehong boltahe ay inilapat sa BLM at ang kasalukuyang ay naitala. Ang kasalukuyang ay naitala sa paglipas ng panahon sa anyo ng mga jumps sa pagitan ng dalawang conducting states.

Ang mga resulta ng mga eksperimento na isinagawa sa iba't ibang mga channel ng ion ay nagpakita na ang conductivity ng isang channel ng ion ay discrete at maaari itong nasa dalawang estado: bukas o sarado. Ang mga kasalukuyang surge ay sanhi ng sabay-sabay na pagbubukas ng 2 o 3 channel. Ang mga paglipat sa pagitan ng mga estado ng channel ng ion ay nangyayari sa mga random na oras at sumusunod sa mga batas sa istatistika. Hindi masasabi na ang isang ibinigay na channel ng ion ay magbubukas nang eksakto sa sandaling ito sa oras. Maaari ka lamang gumawa ng pahayag tungkol sa posibilidad ng pagbubukas ng channel sa isang tiyak na agwat ng oras.

Ang mga channel ng Ion ay inilalarawan ng mga katangian na tagal ng buhay ng bukas at saradong mga estado.

4. Pag-asa ng mga parameter ng channel sa potensyal ng lamad. Ang mga channel ng nerve fiber ion ay sensitibo sa potensyal ng lamad, tulad ng mga channel ng sodium at potassium ng squid axon. Ito ay ipinahayag sa katotohanan na pagkatapos ng simula ng depolarization ng lamad, ang kaukulang mga alon ay nagsisimulang magbago sa isa o ibang kinetics. Sa wika ng "mga channel ng ion," ang prosesong ito ay nangyayari tulad ng sumusunod. Ang ion-selective channel ay may tinatawag na

Ang "sensor" ay isang partikular na elemento ng disenyo nito na sensitibo sa pagkilos ng isang electric field (tingnan ang figure). Kapag nagbago ang potensyal ng lamad, nagbabago ang laki ng puwersa na kumikilos dito, bilang isang resulta, ang bahaging ito ng channel ng ion ay gumagalaw at nagbabago ang posibilidad ng pagbubukas o pagsasara ng "gate" - isang uri ng damper na gumagana ayon sa " lahat o wala” batas.

Istraktura ng ion channel

Ang ion-selective channel ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi, isang bahagi ng protina na nahuhulog sa bilayer, na may istraktura ng subunit; isang pumipili na filter na nabuo ng mga negatibong sisingilin na mga atomo ng oxygen, na mahigpit na matatagpuan sa isang tiyak na distansya mula sa isa't isa at pinapayagan ang mga ion ng isang tiyak na diameter na dumaan; bahagi ng gate.

Ang "gate" ng ion channel ay kinokontrol ng potensyal ng lamad at maaaring nasa saradong estado (dashed line) o bukas na estado (solid line). Ang normal na posisyon ng gate ng sodium channel ay sarado. Sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang posibilidad ng isang bukas na estado ay tumataas, ang gate ay bubukas at ang daloy ng mga hydrated ions ay maaaring dumaan sa selective filter.

Kung ang ion ay "magkasya" sa diameter, pagkatapos ay ibinabagsak nito ang hydration shell at tumalon sa kabilang panig ng channel ng ion. Kung ang ion ay masyadong malaki ang diyametro, tulad ng tetraethylammonium, hindi ito makakasya sa filter at hindi makatawid sa lamad. Kung, sa kabaligtaran, ang ion ay masyadong maliit, kung gayon nahihirapan ito sa pumipili na filter, sa oras na ito ay nauugnay sa kahirapan ng pagpapadanak ng hydration shell nito. Para sa "angkop" na ion, ang itinapon na tubig ay pinalitan ng mga bono na may mga atomo ng oxygen na matatagpuan sa filter; para sa "hindi angkop" na ion, ang steric fit ay mas malala. Samakatuwid, mas mahirap para dito na dumaan sa filter at mas mababa ang conductivity ng channel para dito.

Ang mga blocker ng Ion channel ay hindi maaaring dumaan dito, naipit sa filter, o, kung sila ay malalaking molekula tulad ng TTX, sila ay sterically tumutugma sa ilang pasukan sa channel. Dahil ang mga blocker ay nagdadala ng isang positibong singil, ang kanilang sinisingil na bahagi ay iginuhit sa channel patungo sa pumipili na filter bilang isang ordinaryong cation, at ang macromolecule ay bumabara dito.

Kaya, ang mga pagbabago sa mga electrical properties ng excitable biomembranes ay isinasagawa gamit ang mga ion channel. Ito ay mga macromolecule ng protina na tumagos sa lipid bilayer at maaaring umiral sa ilang mga discrete na estado. Ang mga katangian ng mga channel na pumipili para sa potassium, sodium at calcium ions ay maaaring nakadepende nang iba sa potensyal ng lamad, na tumutukoy sa dinamika ng potensyal na pagkilos sa lamad, pati na rin ang mga pagkakaiba sa mga potensyal na iyon sa mga lamad ng iba't ibang mga selula.

Konklusyon

Ang anumang molekula ay maaaring dumaan sa lipid bilayer, ngunit ang rate ng passive diffusion ng mga sangkap, i.e. Ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang lugar na may mas mataas na konsentrasyon sa isang lugar na may mas mababang konsentrasyon ay maaaring ibang-iba. Para sa ilang mga molekula ito ay tumatagal ng napakatagal na oras na maaari nating pag-usapan ang kanilang praktikal na impermeability sa lipid bilayer ng lamad. Ang rate ng pagsasabog ng mga sangkap sa pamamagitan ng isang lamad ay pangunahing nakasalalay sa laki ng mga molekula at ang kanilang kamag-anak na solubility sa mga taba.

Ang maliliit na nonpolar molecule tulad ng O2, steroid, thyroid hormone, at fatty acid ay pinakamadaling dumaan sa simpleng diffusion sa lipid membrane. Maliit na polar uncharged molecules - CO2, NH3, H2O, ethanol, urea - nagkakalat din sa medyo mataas na bilis. Ang pagsasabog ng gliserol ay mas mabagal, at ang glucose ay halos hindi makadaan sa lamad nang mag-isa. Ang lipid membrane ay hindi natatagusan sa lahat ng sisingilin na molekula, anuman ang laki.

Ang transportasyon ng naturang mga molekula ay posible dahil sa pagkakaroon sa mga lamad ng alinman sa mga protina na bumubuo ng mga channel (pores) sa lipid layer na puno ng tubig, kung saan ang mga sangkap ng isang tiyak na laki ay maaaring dumaan sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog, o mga partikular na protina ng carrier na, piliing nakikipag-ugnayan sa ilang mga ligand, pinadali ang kanilang transportasyon sa pamamagitan ng lamad (facilitated diffusion).

Bilang karagdagan sa passive na transportasyon ng mga sangkap, ang mga cell ay naglalaman ng mga protina na aktibong pump ng ilang mga sangkap na natunaw sa tubig laban sa kanilang gradient, i.e. mula sa isang mas mababang konsentrasyon hanggang sa isang lugar na may mas mataas na konsentrasyon. Ang prosesong ito, na tinatawag na aktibong transportasyon, ay palaging isinasagawa sa tulong ng mga protina ng carrier at nangyayari sa paggasta ng enerhiya.

Ang panlabas na bahagi ng kanal ay medyo naa-access para sa pag-aaral; ang pag-aaral sa panloob na bahagi ay nagpapakita ng malaking kahirapan. Si P. G. Kostyuk ay bumuo ng isang paraan ng intracellular dialysis, na nagpapahintulot sa isa na pag-aralan ang pag-andar ng input at output na mga istruktura ng mga channel ng ion nang walang paggamit ng mga microelectrodes. Ito ay lumabas na ang bahagi ng ion channel na bukas sa extracellular space ay naiiba sa mga functional na katangian nito mula sa bahagi ng channel na nakaharap sa intracellular na kapaligiran.

Ito ay mga channel ng ion na nagbibigay ng dalawang mahalagang katangian ng lamad: selectivity at conductivity.

Ang selectivity, o selectivity, ng channel ay sinisiguro ng espesyal na istraktura ng protina nito. Karamihan sa mga channel ay kinokontrol ng elektrikal, iyon ay, ang kanilang kakayahang magsagawa ng mga ion ay nakasalalay sa laki ng potensyal ng lamad. Ang channel ay heterogenous sa mga functional na katangian nito, lalo na tungkol sa mga istruktura ng protina na matatagpuan sa pasukan sa channel at sa labasan nito (ang tinatawag na mga mekanismo ng gate).

Ang equation ni Fick

Ang “–” sign ay nagpapakita na ang kabuuang flux density ng isang substance sa panahon ng diffusion ay nakadirekta sa pagbaba ng density, D ay ang diffusion coefficient. Ang formula ay nagpapakita na ang flux density ng isang substance J ay proporsyonal sa diffusion coefficient D at ang gradient ng konsentrasyon. Ang equation na ito ay nagpapahayag ng unang batas ni Fick (Si Adolph Fick ay isang German physiologist na nagtatag ng mga batas ng diffusion noong 1855).

Ang ion-selective channel ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi, isang bahagi ng protina na nahuhulog sa bilayer, na may istraktura ng subunit; isang pumipili na filter na nabuo ng mga negatibong sisingilin na mga atomo ng oxygen, na mahigpit na matatagpuan sa isang tiyak na distansya mula sa isa't isa at pinapayagan ang mga ion na may isang tiyak na diameter na dumaan; bahagi ng gate. Ito ay mga channel ng ion na nagbibigay ng dalawang mahalagang katangian ng lamad: selectivity at conductivity. Ang mga channel ng kaltsyum ay may mahalagang papel sa mga selula ng puso.

Bibliograpiya

2. Yu. I. Afanasyev, N. A. Yurina, E. F. Kotovsky at iba pa. Histology. M.

4. Filippovich Yu.B. Mga Batayan ng biochemistry. M., Higher School, 1985. Pagsasabog

5. Basniev K. S., Kochina N. I., Maksimov M. V. Underground hydromechanics. // M.: Nedra, 1993, p. 41-43

6. Gennis R. Biomembranes. Molekular na istraktura at pag-andar. M., Mir, 1997