Laboratory work cell lamad. Mga katangian ng physiological ng lamad ng cell

Paliwanag na tala.

Ang iminungkahing elective course ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa cell - isang yunit ng buhay na kalikasan, na idinisenyo para sa mga mag-aaral sa mga espesyal na klase na interesado sa cytology at biochemistry. Ang iminungkahing elective course ay sumusuporta at nagpapalalim sa pangunahing kaalaman sa biology. Ang pag-aaral ng elective course ay makakatulong sa pagpili ng karagdagang edukasyon at propesyonal na aktibidad.

Ang kurso ay bubuo sa kaalaman at kasanayang nakuha ng mga mag-aaral sa pag-aaral ng biology. Sa kurso ng mga klase, ang mga mag-aaral ay inaasahang magkakaroon ng karanasan sa paghahanap ng impormasyon sa mga iminungkahing tanong. Pinagbubuti ng mga mag-aaral ang mga kasanayan sa paghahanda ng mga sanaysay, ulat, mensahe sa isang napiling paksa, at pagsasanay sa pamamaraan ng eksperimento.

Ang elective course ay idinisenyo para sa 35 oras. Ang programa ay nagbibigay para sa pag-aaral ng mga teoretikal na isyu, gawaing laboratoryo, mga seminar.

Layunin ng kurso. Upang mabuo ang kakayahang kilalanin, ihayag, gamitin ang koneksyon sa pagitan ng istraktura at pag-andar ng cell. Upang pagsamahin ang mga kasanayang kinakailangan para sa gawaing laboratoryo. Isali ang mga mag-aaral sa malayang gawain na may karagdagang literatura.

Ang layunin ng kurso: ang pagbuo ng mga kasanayan at kakayahan ng isang komprehensibong pag-unawa sa kaalaman sa biology, pagtulong sa mga mag-aaral na matugunan ang kanilang mga interes, na mahilig sa cytology at biochemistry.

Ang pangunahing konsepto ng kurso.

1. Isang pinagsamang diskarte sa pag-aaral ng mga buhay na organismo sa iba't ibang antas ng organisasyon.

2. Kapag isinasaalang-alang ang mga isyu ng istraktura ng cell, ang pangunahing pansin ay binabayaran sa pagbuo ng ebolusyonaryong pag-iisip.

Ang kabuuang bilang ng mga oras ay 35 oras.

Tema I. Cell: isang kasaysayan ng pag-aaral. Teorya ng cell. (3 oras)

Panimula sa cell cytology. Ang mga gawain ng modernong cytology. Ang cell ay isang kumpletong sistema. Ang kasaysayan ng pag-aaral ng mga selula. Paglikha ng teorya ng cell. Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga cell. Paralelismo sa ebolusyon ng teknolohiyang mikroskopiko at ang antas ng pag-aaral ng cytological.

Laboratory work 1. Microscope device at microscopy technique.

Paksa II. Cell chemistry (8 oras).

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

Mga organikong compound. Ang kimika ng protina. Ang mga protina ay mga colloid, ang mga protina ay amphoteric electrolytes, ang mga protina ay mga hydrophilic compound. Pathological phenomena sa kawalan ng mga protina sa pagkain.

Kapag ang metabolismo ng mga nucleoprotein ay nabalisa, ang padagra ay bubuo. Ang kakanyahan ng sakit na ito ay ang isang malaking halaga ng uric acid salts ay idineposito sa katawan sa kartilago at iba pang mga tisyu. Sa dugo, ang nilalaman ng uric acid ay nadagdagan ng 2 - 3 beses at kahit na 5 beses laban sa pamantayan. Ang prosesong ito ay sinamahan ng sakit at pagpapapangit ng mga kasukasuan. Ang pag-aalis ng uric acid sa mga bato ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbawas sa paglabas nito mula sa katawan, bilang isang resulta, ang antas ng uric acid ay higit pa. tumataas.

Laboratory work 2. Detection ng mga protina sa mga biological na bagay.

Ang mga karbohidrat ay ang pinaka-masaganang organikong bagay sa Earth. Ang ugnayan sa pagitan ng istraktura ng carbohydrates at biological function. Mga pathology dahil sa kapansanan sa metabolismo ng carbohydrates sa katawan.

Ang mga normal na antas ng asukal sa dugo ay pare-pareho. Sa dugo ng fetus ito ay 35 - 115 mg%, sa mga bagong silang - 20 - 30 mg%, sa mga bata - 80 - 120 mg%, sa mga matatanda - 70 - 100 mg%, sa mga matatanda - 85 - 110 mg% . Ang mga pagbabago sa asukal sa dugo ay nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga karamdaman ng metabolismo ng karbohidrat.

Ang hyperglycemia ay isang kondisyon ng katawan na nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng mga antas ng asukal sa dugo. Ang mga sanhi ng hyperglycemia ay maaaring physiological (pagkonsumo ng malalaking halaga ng carbohydrates, iba't ibang emosyonal na estado, atbp.) At pathological na mga kadahilanan (diabetes mellitus, malalang sakit, tumor sa utak, sakit sa isip). Ang diabetes mellitus ay isang uri ng carbohydrate metabolism disorder.

Laboratory work 3. Detection ng carbohydrates sa biological objects.

Patunayan ang pagkakaroon ng carbohydrates sa mga biological na bagay - ang pinakamahalagang biological na sangkap.

Mga lipid. Ang papel ng mga lipid sa paglitaw ng isang tiyak na awtonomiya ng naturang biological system bilang isang cell.

Laboratory work 4. Detection ng lipids sa biological objects.

Mga nucleic acid. Ang modelong Watson at Crick.

Laboratory work 5. Qualitative reaction sa DNA.

Paksa III. Pangkalahatang plano ng istraktura ng mga selula ng mga nabubuhay na organismo. (10 oras)

Mga organel ng lamad ng cell. Mga non-membrane cell organelles. Prokaryotes at eukaryotes. Mga selulang eukaryotic ng hayop at halaman.

Laboratory work 6. Mga tampok ng istraktura ng prokaryotes at eukaryotes.

Lamad. Modernong modelo ng istraktura ng lamad ng cell.

Ang cytoskeleton - ang mga bahagi nito at gumagana sa iba't ibang uri ng mga cell.

Endocytosis at function ng receptor ng lamad.

Ang malalaking molekula ng biopolymer ay halos hindi dinadala sa mga lamad, ngunit maaari silang makapasok sa loob ng selula bilang resulta ng endocytosis. Nahahati ito sa phagocytosis at pinocytosis. Ang mga prosesong ito ay nauugnay sa masiglang aktibidad at kadaliang kumilos ng cytoplasm.

Mga prospect para sa pagbuo ng membranology.

Laboratory work 7. Physiological properties ng cell membrane.

Paksa IV. Metabolismo. (alas 6).

Mga mapagkukunan ng enerhiya ng cell. Heterotrophs at autotrophs. Ang mitochondria ay mga power plant. Scheme ng synthesis ng ATP.

Ang mekanismo ng photosynthesis at chemosynthesis.

Mga ribosom. Mga uri at istruktura ng ribosome sa prokaryotes at eukaryotes. Biosynthesis ng protina. I-broadcast. Regulasyon ng transkripsyon at pagsasalin.

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

1. Ang konsepto ng chromatin. Ang nucleus ng isang eukaryotic cell. Karyoplasm.

2. Ang siklo ng buhay ng isang cell. Pagpaparami ng cell. Ang konsepto ng "stem cells". Ang "Stem Cell Theory" ay isang tagumpay sa modernong biology at medisina.

3. Pagtanda ng cell.

Ang kanser ay ang pinaka-mapanganib na sakit sa mga tao at iba pang nilalang.

Laboratory work 8. Mitosis sa mga selula ng ugat ng sibuyas.

Paksa VI. Ebolusyon ng cell. (2 oras).

Pangwakas na kumperensya "Pangunahing yugto ng biological evolution sa Earth".

Ang teorya ng ebolusyon ng prokaryotes at eukaryotes.

Pagpaplanong pampakay ng kursong elektibo na "Mga Bugtong ng Buhay na Selula".

Tema	Numero
Paksa 1. Cell: Kasaysayan ng Pag-aaral (3 oras) 1. Ang kasaysayan ng cell. Panimula sa Cytology. 2. Paglikha ng teorya ng cell. Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga cell. 3. L. p. No. 1. Microscope device at microscopy technique.
Paksa 2. Chemistry ng cell. (8 oc'k) 1. Mga kemikal na elemento ng cell. Ang papel ng tubig sa isang buhay na sistema. 2. Chemistry ng mga protina. L. R. #2. Katibayan ng mga protina bilang biocatalysts (enzymes) 3. Pathological phenomena sa kawalan ng mga protina sa pagkain. 4. L.r. № 3. Pagtuklas ng mga protina sa mga biyolohikal na bagay. 5. Ang carbohydrates ay ang pinaka-masaganang organikong bagay sa Earth. 6.L.R. № 4. Pagtuklas ng mga carbohydrate sa mga biological na bagay. 7. Mga lipid. L. R. № 5. Pagtuklas ng mga lipid sa mga biological na bagay. 8. N.K. L. R. № 6. Kwalitatibong reaksyon sa DNA.
Paksa 3. (10 oras). 1. Lamad. Modernong modelo ng istraktura ng lamad ng cell. 2. Ang cytoskeleton - ang mga bahagi nito at gumagana sa iba't ibang uri ng mga selula. 3. Transportasyon ng lamad. 4. Endocytosis at membrane receptor function. 5 - 6 na lamad na organelles. 7 - 8 Non-membrane cell organelles. L. r.№7. Mga tampok ng istraktura ng prokaryotes at eukaryotes 9.L.R. № 8. Physiological properties ng cell membrane. 10. Seminar.
Paksa 4. Metabolismo (6 na oras). 1. Pinagmumulan ng enerhiya ng cell. Heterotrophs at autotrophs. 2.Skema ng ATP synthesis. Ang mitochondria ay mga power plant. 3. Ang mekanismo ng photosynthesis. Chemosynthesis. 5. Biosynthesis ng mga protina. Seminar. 6. Seminar.
Paksa 5. 1. Ang konsepto ng chromatin. Ang nucleus ng isang eukaryotic cell. Karyoplasm. 2. Ang ikot ng buhay ng cell. Pagpaparami ng cell. 3. Ang teorya ng stem cell. 4. Pagtanda at kamatayan. 5.L.R. No. 9. Mitosis sa mga selula ng ugat ng sibuyas. 6. Seminar.
Paksa 6. Cell evolution (2 oras) Seminar. 1-2. Pangwakas na kumperensya "Pangunahing yugto ng biological evolution sa Earth".

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Ang aparato ng mga light microscope at ang pamamaraan ng microscopy.

Target. Sa batayan ng kaalaman sa aparato ng isang light mikroskopyo, master ang pamamaraan ng mikroskopya at ang paghahanda ng pansamantalang micropreparations. Basahin ang mga patakaran para sa disenyo ng gawaing laboratoryo.

Kagamitan... Mikroskopyo para sa bawat mag-aaral. Mga slide at coverslip, pipette, tasa ng tubig, cotton wool, tweezers, gunting, notebook, album. Diagram ng microscope device at mga bahagi nito.

Pag-unlad.

Suriin ang mga pangunahing bahagi ng mikroskopyo: mekanikal, optical at ilaw.

Kasama sa mekanikal na bahagi ang isang tripod, isang entablado, isang tubo, isang rebolber, macro- at micrometric screws.

Ang optical na bahagi ng mikroskopyo ay kinakatawan ng eyepieces at mga layunin. Ang eyepiece (Latin oculus - eye) ay matatagpuan sa itaas na bahagi ng tubo at nakaharap sa mata.

Ito ay isang manggas na nakapaloob na sistema ng lens. Sa pamamagitan ng numero sa itaas na ibabaw ng eyepiece, maaaring hatulan ng isa ang magnification factor (x 7, x 10, x 15). Maaaring tanggalin ang eyepiece mula sa tubo at palitan kung kinakailangan. Sa kabaligtaran ng tubo mayroong isang umiikot na plato, o isang rebolber (Latin rewolvo - I-rotate ko), kung saan mayroong tatlong socket para sa mga lente. Lens - isang sistema ng mga lente, mayroon silang iba't ibang magnification. Tukuyin ang pagkakaiba sa pagitan ng isang lens na may mababang magnification (x 8), isang lens na may mataas na magnification (x 40) at isang immersion lens para sa pag-aaral ng maliliit na bagay (x 90).

Ang kabuuang pagpapalaki ng mikroskopyo ay katumbas ng pagpapalaki ng eyepiece na pinarami ng pagpapalaki 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. Mayroon itong dalawang lens. Upang ilipat ang condenser mayroong isang tornilyo na matatagpuan sa harap ng mikroskopyo at ang macroscopic screw. Kapag ang condenser ay ibinaba, ang pag-iilaw ay bumababa, at kapag ito ay nakataas, ito ay tumataas. Sa pamamagitan ng pagbabago ng posisyon ng mga plato ng diaphragm, gamit ang isang espesyal na knob, maaari mong ayusin ang pag-iilaw.

Mag-ehersisyo. I-sketch ang mikroskopyo at markahan ang mga bahagi nito.

Mga panuntunan para sa pagtatrabaho sa isang mikroskopyo.

1. I-set up ang mikroskopyo gamit ang isang tripod patungo sa iyo, na may isang entablado ang layo mula sa iyo.

2. Ilagay ang mababang magnification lens sa gumaganang posisyon.

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

4. Ilagay ang inihandang ispesimen sa entablado (takpan ang salamin) upang ang layunin ay nasa gitna ng pagbubukas ng entablado.

5. Sa ilalim ng visual na kontrol, dahan-dahang ibaba ang tubo gamit ang isang macroscrew upang ang layunin ay nasa layong 2 mm mula sa ispesimen.

6. Tumingin sa eyepiece at dahan-dahang itaas ang tubo hanggang lumitaw ang isang imahe ng bagay.

7. Upang magpatuloy sa pagsusuri ng bagay sa isang mataas na pag-magnify ng mikroskopyo, kinakailangang isentro ang ispesimen, i.e. ilagay ang bagay sa gitna ng field of view.

8. Pag-ikot ng revolver, ilipat ang mataas na layunin ng pag-magnify sa posisyon ng pagtatrabaho.

9. Ibaba ang tubo sa ilalim ng kontrol ng mata (huwag tumingin sa eyepiece, ngunit mula sa gilid) halos hanggang sa mahawakan nito ang paghahanda.

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

11. Gumamit ng mikroskopiko na tornilyo para sa maayos na pagtutok.

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

Mag-ehersisyo. Isulat muli ang mga patakaran para sa paggawa ng mikroskopyo sa isang kuwaderno para sa gawaing laboratoryo.

Pansamantalang paraan ng paghahanda.

1.Kumuha ng mikroskopyo slide, hawak ito sa gilid ng gilid, at ilagay ito sa mesa.

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

3. Maglagay ng cover slip sa microscope slide.

4. Isaalang-alang ang tapos na produkto.

5. I-sketch sa album kung paano tumitingin ang mga hibla ng cotton sa mababa at mataas na paglaki.

Microscopic na pagsusuri ng protozoa.

1.Kumuha ng tubig mula sa isang mahabang panahon nakaraan aquarium. Kumuha ng isang patak kasama ang isang sanga ng algae o isang dahon ng duckweed at tumingin sa isang mikroskopyo sa ilalim ng mababang paglaki. Karaniwan, ang iba't ibang mga protozoa ay nakikita: sapatos, amoeba - malayang nabubuhay at nakakabit sa algae (suvoy). Ang tubig ay maaaring maglaman ng maliliit na uod at crustacean (cyclops, daphnia). Habang tinitingnan ang gamot na ito, maaari kang magsanay sa pagpuntirya ng mikroskopyo sa mga gumagalaw na bagay. (Ibig sabihin, alamin kung paano ayusin ang mikroskopyo).

Mga panuntunan para sa disenyo ng gawaing laboratoryo.

Ang isang kinakailangang elemento ng mikroskopikong pag-aaral ng isang bagay ay ang sketch nito sa isang album; magkaroon ng album na 30x21 cm at lapis (plain at colored).

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

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

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

4. Ang pagguhit ay dapat na ipakita nang tama ang mga form; ang ratio ng dami at sukat ng mga indibidwal na bahagi at ang kabuuan.

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

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

6. Para sa bawat figure kinakailangan na magbigay ng pagtatalaga ng mga bahagi. Ang lahat ng mga label ay dapat na parallel sa isa't isa. Ang mga arrow ay inilalagay sa mga indibidwal na bahagi ng bagay, isang pangalan ay nakasulat sa tapat ng bawat isa. Upang maisakatuparan ang gawaing laboratoryo, dapat kang magkaroon ng isang album at isang kuwaderno para sa pagtatala ng materyal na teksto at pagganap ng mga diagram.

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Mga tampok ng istraktura ng mga cell ng prokaryotes at eukaryotes. Mga selula ng halaman at hayop.

Target. Sa batayan ng pag-aaral ng mga selula ng bakterya (prokaryotes), halaman at hayop (eukaryotes), hanapin ang mga pangunahing tampok ng pagkakapareho sa istraktura ng bakterya, hayop at halaman bilang isang tagapagpahiwatig ng pagkakaisa ng samahan ng mga buhay na anyo.

Kagamitan.

1.Mikroskopyo.

2. Mga slide at coverlip.

3. Pipettes, baso ng tubig, sipit, scalpels, iodine infusion, tubig na solusyon ng mascara.

4. Fuchsin, methylene blue, pagbubuhos ng karne, isda o gulay, pelikula ng sibuyas.

Talahanayan ng istraktura ng mga selula ng bacterial, halaman at hayop.

Pag-unlad.

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

2. Gumiling ng isang maliit na halaga ng materyal at ilagay sa isang prasko, magdagdag ng tisa sa dulo ng scalpel. Ibuhos ang 2/3 ng dami ng tubig.

3. Panatilihing mainit (madilim) ang prasko na may pagbubuhos sa loob ng 3 - 5 araw. Sa panahong ito, maraming iba't ibang bakterya ang naipon sa kapaligiran.

4. Maglagay ng isang patak ng pagbubuhos sa glass slide. Isaalang-alang ang gamot na gumagamit ng x 40 lens, ngunit maaari mong subukan ang x 90. (Ang pansamantalang gamot ay inihanda ayon sa mga panuntunang ipinakita sa nakaraang gawain).

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

6. Gumuhit ng bacterial cells.

7. Maghanda ng pansamantalang paghahanda ng mga selula ng halaman at hayop.

Paghiwalayin ang mataba na kaliskis mula sa isang piraso ng sibuyas. May manipis na pelikula sa loob. Alisin ang pelikula, putulin. Ilagay sa isang glass slide, pipette ang isang solusyon ng yodo, tumulo sa isang pelikula, takpan ng isang coverslip. Tingnan sa mababang magnification. Ang malalaking bilugan na nuclei sa mga selula ay may kulay na dilaw na may yodo.

Ilipat sa mataas na magnification at hanapin ang cell wall. Sa nucleus 1-2 nucleoli ay makikita, 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. Mag-sketch ng ilang mga cell. Italaga: 1) ang shell; 2) ang cytoplasm; 3) ang core; 4) mga vacuole (kung nakikita).

Maaari kang maghanda ng paghahanda ng dahon ng elodea. Maaari mong makita ang mga chloroplast - berdeng plastid. Ang nuclei sa mga hindi nabahiran na mga selula ay hindi nakikita.

9. Ang mga selula ng hayop ay maaaring matingnan sa tapos na produkto. Sketch. Dapat ipahiwatig ng figure ang: 1) ang shell; 2) cytoplasm; 3) ang core.

10. Magkaroon ng magkasanib na talakayan.

Anong mga probisyon ng teorya ng cell ang maaaring makumpirma ng mga resulta ng gawaing ito?

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Ang pagtuklas ng mga protina sa mga biological na bagay.

Target. Patunayan ang pagkakaroon ng mga protina sa mga biological na bagay.

Kagamitan.

Test tube rack, pipette, paliguan ng tubig, dropper.

Egg white solution, 10% NaOH solution, 1% copper sulfate, ninhydrin (0.5% aqueous solution), nitric acid (concentrated).

Biuret reaksyon sa pagpapasiya ng peptide bond. Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng isang peptide bond sa isang alkaline medium na bumuo ng mga makulay na kumplikadong compound na may tansong sulpate.

Pag-unlad.

1. Sa isang test tube magdagdag ng 5 patak ng 1% puti ng itlog (ang protina ay sinasala sa pamamagitan ng cheesecloth, pagkatapos ay diluted na may distilled water 1:10), tatlong patak ng 10% sodium hydroxide solution at 1 drop ng 1% copper sulfate solution at paghaluin.

Ang mga nilalaman ng test tube ay nagiging asul-lila.

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

Pag-unlad.

1. Kumuha ng 5 patak ng 10% egg white solution, 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.

Xanthoprotein reaksyon (Griyego xantos - dilaw). Sa tulong ng reaksyong ito, ang mga cyclic amino acid ay matatagpuan sa protina, na naglalaman ng mga singsing na benzene (tryptophan, tyrosine at iba pa).

Pag-unlad.

1.5 patak ng 1% egg white solution, 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 mga nitro compound na ito).

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Ang pagtuklas ng mga carbohydrate sa mga biological na bagay.

Target. Patunayan ang pagkakaroon ng carbohydrates sa mga biological na bagay.

Kagamitan. Lagayan ng test tube. Mga pipette, paliguan ng tubig.

1% na solusyon sa almirol, 1% na solusyon sa sucrose, 1% na solusyon sa fructose, 1% na solusyon sa yodo na natunaw sa potassium iodide, naphthol na natunaw sa 50 mm na alkohol (bago inumin, natunaw ng 5 beses sa tubig), 1% na solusyon sa alkohol, thymol.

Concentrated sulfuric acid, Selivanov's reagent: 0.5 g ng resorcinol na natunaw sa 100 ml ng 20% ​​hydrochloric acid

Pagtuklas ng starch.

Pag-unlad.

1. Sa isang test tube magdagdag ng 10 patak ng 1% na solusyon ng almirol at isang patak ng 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide.

Ang isang kulay asul-lila ay sinusunod.

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 matatagpuan.

Pag-unlad.

1. Sa dalawang test tubes magdagdag ng 10 patak ng 1% sucrose solution.

Magdagdag ng 3 patak ng 1% na solusyon sa alkohol ng naphthol sa isa. Sa isa pang test tube - 3 patak ng isang 1% na solusyon sa alkohol ng thymol. Sa parehong (maingat) ibuhos ang 0.5 ml ng puro sulfuric acid at sa hangganan ng dalawang likido ay obserbahan ang violet staining sa isang test tube na may naphthol at pula sa isang tube na may thymol.

Pagtuklas ng fructose (reaksyon ng Selivanov).

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

Pag-unlad.

1. Ibuhos ang 10 patak ng Selivanov's reagent 2 patak ng 1% fructose solution sa isang test tube at painitin nang malumanay (may lalabas na pulang kulay).

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Pagtuklas ng mga lipid sa mga biological na bagay.

Target. Patunayan ang pagkakaroon ng mga lipid sa mga biological na bagay.

Kagamitan.

1. Tripod na may mga test tube, paliguan ng tubig, pipette, basong baso, stick, gauze.

2. Letticin, alcohol solution (chicken egg yolk), cholesterol, 1% chloroform solution, concentrated sulfuric acid, acetone.

Pagtuklas ng lecithin.

Ang lecithin ay kabilang sa pangkat ng mga phospholipid, ay bahagi ng mga lamad ng cell. Binubuo nito ang bulk ng tissue ng utak.

Pag-unlad.

1. Ibuhos ang 10 patak ng acetone sa isang tuyong test tube; ilagay sa baso? pula ng itlog ng manok.

Habang hinahalo gamit ang isang stick, magdagdag ng 40 ML ng mainit na alkohol na patak sa patak.

Kapag ang solusyon ay lumamig, i-filter ito sa isang tuyong test tube. Ang filtrate ay dapat na malinaw. Ang reagent ay dapat ihanda bago gamitin. Ang isang puting precipitate ay nabuo.

Pagtuklas ng kolesterol.

Ang kolesterol ay isang sangkap na tulad ng taba na may malaking kahalagahan para sa katawan. Ito ay pumapasok sa mga lamad ng maraming mga organo at tisyu, ay isang pasimula ng mga acid ng apdo, bitamina D, mga sex hormone, adrenal cortex hormones. Ang reaksyon ay batay sa kakayahang maglabas ng tubig at mag-condense sa mga kulay na compound.

Pag-unlad.

1.Ibuhos ang 10 patak ng 1% chloroform solution ng cholesterol sa isang tuyong tubo at (maingat) ibuhos ang 0.5 ml ng puro sulfuric acid sa dingding ng sisidlan. Iling (malumanay). Lumilitaw ang isang pulang-kahel na kulay ng itaas na layer ng chloroform.

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Katibayan para sa paggana ng mga protina bilang biocatalysts (enzymes).

Target. Upang patunayan ang catalytic action ng mga protina - enzymes, upang ipakita ang kanilang mataas na pagtitiyak, ang pinakamataas na aktibidad sa physiological na kapaligiran.

Kagamitan. Rack na may mga test tube, 1 ml pipette, paliguan ng tubig, termostat.

1% na solusyon sa almirol, solusyon ng sucrose, 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide, 5% na solusyon sa tanso na sulpate, 10% na solusyon ng sodium hydroxide, 2% na solusyon ng sucrose, 0.2% na solusyon ng hydrochloric acid.

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 pagsusuri ng mga resulta ng eksperimento ay isinasagawa gamit ang mga reaksyon ng kulay na may yodo ng reaksyon ng Trommer.

Ang unhydrolyzed starch ay nagbibigay ng asul na mantsa na may yodo at negatibong reaksyon ng Trommer. Ang mga produkto ng starch hydrolysis ay hindi tumutugon sa yodo, ngunit positibong tumutugon sa reagent ng Trommer.

1. Ibuhos ang 10 patak ng 1% starch solution sa dalawang test tubes.

2. Sa isa sa mga ito (test tube No. 1) magdagdag ng 4 na patak ng tubig (kontrol).

Sa pangalawa (test tube No. 2) magdagdag ng 4 na patak ng solusyon ng laway, palabnawin ang laway ng 5 beses.

3. Haluin at ilagay sa isang paliguan ng tubig o thermostat sa loob ng 15 minuto. sa 37 degrees C.

4. Kumuha ng 4 na patak ng test substance mula sa test tube at idagdag sa 2 magkaibang test tube.

5. Sa isang magdagdag ng isang patak ng isang 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide.

Sa isa pa ay magdagdag ng isang patak ng 5% copper sulfate solution at 4 na patak ng 10% sodium hydroxide solution at dahan-dahang painitin hanggang kumukulo (reaksyon ng Trommer).

6. Isinasagawa namin ang parehong pamamaraan sa mga nilalaman ng test tube No. 2. Ang resulta ay dapat ipakita na sa pagkakaroon ng tubig, ang starch hydrolysis ay hindi nangyayari at ang reaksyon sa yodo ay dapat na positibo. Ang reaksyon ni Trommer ay negatibo (ang tanso oksido hydroxide ay asul). Sa pagkakaroon ng salivary amylase, ang mga resulta ay dapat na kabaligtaran, dahil ang starch hydrolysis ay naganap.

Walang reaksyon sa yodo at isang brick-red na kulay (copper oxide I) ang naganap sa reaksyon ng Trommer.

II. Pagtutukoy ng pagkilos ng enzyme.

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

Paghahanda ng sucrose.

Gilingin ang 1.100 g ng lebadura at magdagdag ng tubig (400 ml). Pagkatapos ng 2 oras, salain at iimbak sa refrigerator.

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

Magdagdag ng 10 patak ng 2% sucrose solution sa mga test tube No. 3 at No. 4.

3. Sa mga test tube No. 1 at No. 3 magdagdag ng 4 na patak ng solusyon ng laway, diluted 5 beses.

Magdagdag ng 4 na patak ng sucrose sa mga test tube No. 2 at No. 4.

4. Haluin at iwanan sa thermostat sa loob ng 15 minuto sa temperaturang 37 degrees. SA.

5. Pagkatapos, kasama ang mga nilalaman ng lahat ng apat na tubo, gawin ang mga reaksyon sa yodo at Trommer

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 nakitang pagkilos ng enzyme at bakit.

III. Ang impluwensya ng pH ng daluyan sa aktibidad ng mga 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 medium ay nagdudulot ng pagbaba o kumpletong pagsugpo sa aktibidad ng enzyme.

1. Magdagdag ng 1 ml ng distilled water sa 8 test tubes.

2. Magdagdag ng 1 ml ng 0.2% hydrochloric acid solution sa test tube No. 1. Paghaluin.

3. Kumuha ng isang ml ng pinaghalong mula sa test tube No. 1 at ilipat sa test tube No. 2. Haluin, ibuhos ang 1 ml at ilipat sa test tube No. 3, atbp.

4. Kumuha ng 1 ml mula sa test tube No. 8 at itapon. Nakakakuha tayo ng iba't ibang pH ng kapaligiran.

4. Sa bawat tubo magdagdag ng 2 ml ng 1% na solusyon sa almirol at 1 ml ng solusyon ng laway na diluted 1: 10.

5. Iling ang mga tubo at ilagay sa thermostat sa loob ng 15 minuto sa 37 degrees. SA.

6. Palamigin at magdagdag ng isang patak ng 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide sa lahat ng mga tubo.

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. pinakamainam para sa pagkilos ng amylase.

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Paghihiwalay ng deoxynucleoprotein mula sa spleen (liver) tissue. Kwalitatibong reaksyon ng DNA.

Target. Patunayan na ang isang malaking halaga ng mga nucleic acid ay nakapaloob sa anyo ng isang tambalan na may mga protina (deoxynucleoprotein - DNP), sa mga tisyu na mayaman sa nuclei (spleen, thymus gland).

Kagamitan. Rack na may mga test tube, mortar at pestle, glass powder, pipette, crystallizer, 50 ml at 300 ml na mga silindro ng pagsukat, 1 ml pipette, bingot na kahoy na stick, water bath, filter gauze, sodium chloride, 5% na solusyon, na naglalaman ng 0.04% trisubstituted sodium nitrate, 0.4% sodium hydroxide solution, diphenylamine reagent (dissolve 1 g ng diphenylamine sa 100 ml ng glacial acetic acid. Magdagdag ng 2.75 ml ng concentrated acid sa solusyon)., spleen (sariwang atay o frozen na RNA yeast, sariwang inihanda na 0.1% na solusyon .

Pag-unlad.

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

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

Lubusan na gilingin ang 2 - 3 g ng spleen tissue sa isang mortar na may pulbos na salamin, unti-unting nagdaragdag ng 35 - 40 ML ng sodium chloride solution.

I-filter ang nagresultang malapot na solusyon sa pamamagitan ng dalawang layer ng gauze sa isang crystallizer. Gumamit ng isang silindro upang sukatin ang anim na beses (na may kaugnayan sa filtrate) na dami ng distilled water at dahan-dahang ibuhos sa filtrate.

Maingat na balutin ang nabuong mga thread ng DNP sa isang kahoy na stick, ilipat sa isang test tube para magamit.

2. Kwalitatibong reaksyon sa DNA.

Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng deoxyribose, na kasama sa DNA ng deoxyribonucleoprotein, upang bumuo ng mga asul na compound na may diphenylamine kapag pinainit sa isang medium na naglalaman ng pinaghalong glacial acetic acid at concentrated sulfuric acid.

Sa ribose RNA, ang isang katulad na reaksyon ay nagbibigay ng berdeng kulay.

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 na paliguan (15 - 20 minuto).

Magsagawa ng katulad na reaksyon sa isa pang test tube na may 1 ml ng RNA solution.

Pansinin ang katangian ng kulay.

Gawain sa laboratoryo. Paksa. Mga katangian ng physiological ng lamad ng cell.

Target. Ipakita na ang cell lamad ay piling natatagusan. Biswal na ipakita ang papel ng lamad sa proseso ng phagocytosis at pinocytosis, pati na rin ang pamilyar sa cell plasmolysis - ang proseso ng paghihiwalay ng protoplast (mga nilalaman ng cell) mula sa mga dingding ng cell.

Kagamitan.

Microscope, coverslips at slides, scalpels, dissecting needles, filter paper, pipettes, tinta.

Kultura ng ciliates o tissue culture sa isang nutrient medium, kultura ng amoebas, mga piraso ng elodea plant.

Mga solusyon sa potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride solution, 2% albumin solution, 10% sodium chloride solution, distilled water.

Pag-unlad.

1. Sa isang mahinang solusyon ng sodium o potassium chloride, ilagay ang mga ciliates o mga piraso ng kulturang tissue.

2. Maghanda ng paghahanda para sa mikroskopyo.

3. Ang pag-urong ng cell ay makikita, na nagpapahiwatig ng pagkamatagusin ng lamad ng cell. Sa kasong ito, ang tubig mula sa cell ay inilabas sa kapaligiran.

4. Ilipat ang mga cell sa isang patak ng distilled water o ilabas ang solusyon mula sa ilalim ng cover glass gamit ang filter na papel at palitan ito ng distilled water. Obserbahan kung paano bumukol ang mga selula habang pumapasok ang tubig sa kanila.

5. Ilagay ang mga ciliates o mga piraso ng cultured tissue sa isang mababang konsentrasyon na calcium chloride o magnesium chloride solution.

Ang mga ciliate at kulturang selula ay patuloy na nabubuhay. Ang mga ion ng kaltsyum at magnesiyo ay binabawasan ang pagkamatagusin ng lamad ng cell. Ang paggalaw ng tubig sa pamamagitan ng shell ay hindi nangyayari.

6. Ilagay ang amoeba sa isang patak ng 2% albumin solution (manok na puti ng itlog).

Maghanda ng paghahanda para sa mikroskopyo. Pagkaraan ng ilang sandali, nabuo ang mga bula, protrusions, tubules sa ibabaw ng amoebas. Parang "kumukulo" ang ibabaw ng amoeba. Sinamahan ito ng matinding paggalaw ng likido sa ibabaw ng lamad.

Ang mga bula ng likido ay napapalibutan ng mga cytoplasmic protrusions, na pagkatapos ay nagsasara. Kung minsan ay biglang lumilitaw ang mga pinocytic vesicle. Iminumungkahi nito na ang mga likidong patak, kasama ang isang sangkap na natutunaw 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.

7. Sa isang patak ng likidong naglalaman ng amoeba, magdagdag ng kaunting mascara. Ihanda ang gamot. Pagkaraan ng ilang sandali, ang mga amoeba ay nagsimulang dahan-dahang lumipat patungo sa mga butil ng bangkay, na naglalabas ng mga pseudopodia (pseudopods).

Ang mga butil ng bangkay ay nakakabit sa ibabaw ng pseudopodia, na napapalibutan ng mga ito, at pagkaraan ng ilang sandali ay nahuhulog sa cytoplasm.

Sa ilalim ng mikroskopyo, ang phenomenon ng phagocytosis sa amoeba ay sinusunod.

Pangunahing pangangailangan.

Dapat malaman ng mga mag-aaral:

1.device ng mikroskopyo at magtrabaho kasama nito;

2. ang posisyon ng teorya ng cell;

3. ang pagkakatulad at pagkakaiba ng mga selula ng halaman at hayop;

4. ang papel ng mga kemikal at compound sa cell;

5. pangunahing mga bahagi at organelles ng cell;

6.mga tampok ng prokaryotes at eukaryotes;

7. patolohiya ng metabolismo ng mga protina, carbohydrates;

8. Ang halaga ng mga indibidwal na elemento ng mineral.

Ang mga mag-aaral ay dapat na:

1. magtrabaho gamit ang isang mikroskopyo;

2. pangalanan ang mga pangunahing bahagi ng cell, "kilalanin" ang mga ito sa diagram, litrato;

3. upang gawin ang pinakasimpleng paghahanda para sa mikroskopikong pagsusuri;

4. upang wastong bumalangkas ng gawaing laboratoryo;

5. upang magtrabaho nang nakapag-iisa sa karagdagang panitikan at gumamit ng mga makabagong teknolohiya.

Panitikan para sa guro.

1. Welsh U., Storch F. Panimula sa cytology. Pagsasalin mula dito. M. Mir, 1986

2.Zavarzin A.A. iba pa. Cell biology. - ed. SPbSU, 1992

3.Swenson K., Webster P. - M. Mir, 1982

4. Lamb M. Biology of aging - M. Mir, 1980

5.Markosyan A.A. Physiology - M. Medicine, 1968

6.Liberman E.A. Buhay na selda. M.Mir, 1985

7.MV Ermolaev Biyolohikal na kimika. Moscow "Medicine", 1984

8. Pangkalahatang biology. A.O. Ruvinsky Moscow "Edukasyon", 1993

Panitikan para sa mga mag-aaral.

1. Green N., Stout W., Taylor D. Biology.

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. Camp P., Arms K. Panimula sa biology.

Ang pangunahing aspeto kapag nag-aaral ng kurso ay dapat na naglalayong sa aktibong gawain ng mga mag-aaral sa silid-aralan sa anyo ng isang diyalogo ng guro-mag-aaral, aktibong talakayan sa anyo ng isang mag-aaral-mag-aaral, mag-aaral-guro.

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

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

Mga istruktura ng lamad: core, Golgi complex, EPS, atbp.

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

Sa istruktura ang batayan ng lamad ay isang double layer ng phospholipids. Ang isang tampok ng mga molekula ng phospholipid ay mayroon silang mga hydrophilic at hydrophobic na bahagi sa kanilang komposisyon. Ang mga hydrophilic na bahagi ay naglalaman ng mga polar group (phosphate group sa phospholipids at hydroxide group sa cholesterol). 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 maaaring nasa dalawang configuration. Pinahaba - trans configuration(silindro 0.48 nm). Ang pangalawang uri ay ang pagsasaayos ng gauche-trans-gauche. Sa kasong ito, dalawang matabang buntot ay naghihiwalay at ang lugar ay tumataas sa 0.58 nm.

Ang mga molekula ng lipid sa ilalim ng normal na mga kondisyon 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 lumiko. Sa isang pagbaba sa temperatura, ang isang paglipat mula sa likidong estado ng lamad sa isang tulad ng halaya ay nangyayari, at binabawasan nito ang kadaliang mapakilos ng molekula.

Kapag gumagalaw ang molekula ng lipid, nabuo ang mga microstripe, na tinatawag na mga hari, kung saan maaaring makuha ang mga sangkap.. Ang lipid layer sa lamad ay isang hadlang sa mga sangkap na nalulusaw sa tubig, ngunit pinapayagan nito ang mga nalulusaw sa taba na mga sangkap 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 modelong ito ng lamad ay tinatawag modelo ng likidong kristal... Sa pag-andar, ang mga molekula ng protina ay gumaganap ng istruktura, transportasyon, enzymatic na mga function. Bilang karagdagan, bumubuo sila ng mga channel ng ion na may diameter na 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 panloob na bahagi - antigenic (antibodies) at receptor function.

Mga kadena ng carbon maaaring ilakip sa mga molekula ng protina, at pagkatapos ay nabuo glycoproteins... O 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 isang estado ng pahinga, at kapag nasasabik - mga alon 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 mga cell 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 sarili, 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 at aktibo.

Passive transfer ang mga sangkap sa pamamagitan ng mga lamad ay dumadaan nang walang pagkonsumo ng enerhiya sa pagkakaroon ng mga gradient (pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga sangkap, pagkakaiba sa electrochemical gradient, sa pagkakaroon ng isang gradient ng presyon at isang 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, nangyayari ang paggalaw ng solvent. Iyon ay, ang tubig mula sa isang purong solusyon ay mapupunta sa isang solusyon na may mas mataas na konsentrasyon.

Sa lahat ng mga kasong ito walang pagkonsumo ng enerhiya... 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: upang tumugon sa isang pagbabago sa singil (electroexcitable o voltage-gated channels). Sa isa pang kaso, ang gate sa kanal ay bubukas kapag ang isang kemikal (chemically excitable o ligand-dependent) ay nakakabit.

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

Para sa aktibong transportasyon, ang mga integral na protina ay ginagamit na may mga enzymatic function. Ang ATP ay ginagamit bilang enerhiya. Ang mga integral na protina ay may mga espesyal na mekanismo (protina) na isinaaktibo alinman sa pagtaas ng konsentrasyon ng isang sangkap sa labas ng cell, o sa pagbaba sa loob.

Mga agos ng pahinga.

Lamad potensyal. Sa labas, ang lamad ay positibong sisingilin, at sa loob, negatibo. 70-80 mV.

Ang fault current ay ang pagkakaiba sa singil sa pagitan ng hindi nasira at nasira... Ang nasira ay negatibong sisingilin, medyo 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 membrane 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. Napag-alaman na ang parehong intracellular at intercellular fluid ay may parehong dami ng positibo at negatibong mga ion, ngunit magkaiba ang komposisyon. Panlabas na likido: Na +, Cl - Panloob na likido: K +, A - (organic anion)

Sa pamamahinga, ang lamad ay natatagusan ng mga ion sa iba't ibang paraan. Ang potasa ay may pinakamataas na permeability, na sinusundan ng sodium at chlorine. Ang mga lamad ay hindi natatagusan ng mga organikong anion.

Dahil sa tumaas na pagkamatagusin sa mga potassium ions, umalis sila sa cell. Bilang resulta, nag-iipon ang org sa loob. anion. Bilang resulta, ang isang potensyal na pagkakaiba (potassium diffusion potential) ay nalikha, na tumatagal hangga't maaari itong lumabas.

Ang kinakalkula na potensyal ng potasa ay -90 mV. At ang praktikal na potensyal ay -70 mV. Iminumungkahi nito na mayroong isa pang ion na kasangkot sa pagbuo ng kapasidad.

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. Sa labas, ang singil ay magiging positibo, at sa labas ay magiging negatibo.

Ang estado ng electrical charge ng lamad.

Reverse o overshoot - palitan ang sign ng charge. Bumabalik sa orihinal na singil - repolarization.

Mga agos ng excitement.

Kapag ang isang irritant ay kumikilos sa lamad, ang isang panandaliang kaguluhan 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 isang negatibo at positibong bakas na potensyal ang sumusunod sa pinakamataas na potensyal. Nangyayari sa pagkilos ng isang nagpapawalang-bisa. Upang ipaliwanag ang kasalukuyang pagkilos, iminungkahi ito teoryang lamad-monic(Hodge, Huxley, Katz). Ipinakita nila iyon ang potensyal ng pagkilos ay mas malaki kaysa sa potensyal ng pahinga... Kapag ang isang irritant ay kumikilos sa lamad, ang singil ay inilipat sa lamad (partial depolarization) at ito ay nagiging sanhi ng pagbukas 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 binuksan, at sa kasong ito, ang sodium ay nagsisimula sa pag-avalanche sa cell. Nangyayari ang kumpletong depolarization. Ang proseso ay hindi titigil doon, ngunit patuloy na pumapasok sa cell at naniningil ng hanggang +40. Sa tuktok ng pinakamataas na potensyal, magsasara ang gate h. Sa halagang ito ng potensyal sa lamad, bubukas ang gate ng potassium. At dahil mas malaki ang Ka + sa loob, magsisimulang umalis ang Ka + 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, at pagkatapos nito ay naitala ang isang positibong bakas na potensyal, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkamatagusin sa potasa. Lumilitaw ang isang estado ng hyperpolarization ng lamad (positive trace potential). Ang paggalaw ng mga ion ay passive. 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 na may aktibong transportasyon.

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

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.

Ang bilis ng proseso ng excitatory - lability. Ang sukatan ng lability ay 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 tela ay may iba't ibang lability.

2. Receptors, ang kanilang pag-uuri: sa pamamagitan ng lokalisasyon (lamad, nuclear), ang 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 na nakikita.

Ang pagtanggap ng cell ng signal mula sa mga pangunahing mensahero ay ibinibigay ng mga espesyal na protina ng receptor kung saan ang mga pangunahing mensahero ay mga ligand. Upang matiyak ang paggana 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 curve na may saturation na naaayon sa estado ng buong trabaho ng lahat ng mga molekula ng receptor, ang bilang ng kung saan sa lamad ay limitado;
• ang mga receptor ay dapat magkaroon ng pagtitiyak ng tissue, na sumasalamin sa pagkakaroon o kawalan ng mga pag-andar na ito sa mga selula ng target na organ;
• ang ligand na nagbubuklod at ang cellular (physiological) na epekto nito ay dapat na mababalik, ang mga parameter ng affinity ay dapat tumutugma sa mga physiological na konsentrasyon ng ligand.

Ang mga cellular receptor ay inuri 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-iisa na makapasok sa cell. Ang maliliit na hydrophobic signaling molecules (halimbawa, triiodothyronine, steroid hormones, CO, NO) ay maaaring kumalat sa cell. 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 sa kahabaan ng kadena at humahantong sa pagbuo ng pangunahin at pangalawang cellular na mga 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 binubuksan o isinara ng ligand binding. Ang nagreresultang ion currents ay nagdudulot ng mga pagbabago sa transmembrane potential difference at, bilang resulta, ang excitability ng cell, at binabago din ang intracellular ion concentrations, na maaaring humantong sa pangalawang activation ng intracellular messenger system. Ang isa sa mga ganap na pinag-aralan na ionotropic receptor ay ang n-cholinergic receptor.

Ang istraktura ng G-protein, 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 intracellular messenger system. Ang mga pagbabago sa kanilang conformation kapag nagbubuklod sa ligand ay humahantong sa paglulunsad ng isang kaskad ng biochemical reactions, at, sa huli, sa isang pagbabago sa functional state ng cell. Ang mga pangunahing uri ng mga receptor ng lamad:

Mga receptor na nauugnay sa heterotrimeric G-protein (hal. vasopressin receptor).

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

Ang mga receptor na nauugnay sa G-protein ay mga transmembrane protein na may 7 transmembrane domain, isang extracellular N-terminus at isang intracellular C-terminus. Ang ligand binding site ay matatagpuan sa extracellular loops, ang G protein binding domain ay 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 naisaaktibo. Pagkatapos nito, ito ay maaaring mag-activate o, sa kabaligtaran, ay 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 mga protina kinase, at sa gayon ay nagpapadala ng isang senyas sa cell. Sa istruktura, ito ay mga transmembrane na protina na may isang domain ng lamad. Bilang isang patakaran, sila ay mga homodimer, ang mga subunit na kung saan ay naka-link sa pamamagitan ng disulfide bridges.

3. Ionotropic receptors, metabotropic receptors at ang kanilang mga varieties. Mga sistema ng pangalawang mediator ng metabotropic receptor action (cAMP, cGMP, 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 glandular). Ang kanilang lokalisasyon ay maaaring nasa postsynaptic at presynaptic na lamad. Ang tinatawag na autoreceptors ay madalas na matatagpuan sa presynaptic membranes, na kumokontrol sa pagpapalabas ng parehong neurotransmitter mula sa presynaptic terminal. 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 na 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 ligand affinity, dami, saturation, at kapasidad ng dissociation ng receptor-ligand complex. Ang ilang mga receptor ay may mga isoform na naiiba sa kanilang pagkakaugnay para sa ilang partikular na 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, pagkatapos ay isang antagonist.

Ang pagbubuklod ng ligand sa receptor ay humahantong sa isang pagbabago sa conformation ng receptor, bilang isang resulta kung saan ang alinman sa mga channel ng ion ay bukas o isang kaskad ng mga reaksyon na humahantong sa mga metabolic na pagbabago ay na-trigger.

Mayroong mga ionotropic at metabotropic receptor.

Mga ionotropic na receptor. Dahil sa pagbuo ng potensyal na postsynaptic, ang kaukulang channel ng ion ay mabubuksan alinman kaagad sa pagkilos ng isang tagapamagitan, o sa pamamagitan ng pag-activate ng G-protein. Sa kasong ito, ang receptor mismo ay bumubuo ng isang ion channel, o nauugnay dito. Matapos ang attachment ng ligand at activation ng receptor, ang channel ay binuksan para sa kaukulang ion. Bilang isang resulta, ang isang potensyal na postsynaptic ay nabuo sa lamad. Ang mga ionotropic receptor ay isang landas para sa 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 path. Sa kasong ito, pagkatapos ng pagbubuklod ng ligand sa receptor, ang phosphorylation-dephosphorylation cascade ay isinaaktibo. Isinasagawa ito nang direkta o sa pamamagitan ng mga pangalawang mediator, 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 nagreresulta sa pag-activate ng mga kinase ng protina. Ang phosphorylation ay kadalasang kinabibilangan ng pag-activate ng isang cAMP-dependent o diacylglycerol-dependent na protein kinase. Ang mga epektong ito ay umuunlad nang mas mabagal at tumatagal.

Ang affinity ng isang 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 itinalaga 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 receptor). Ang mga neuromodulator, tulad ng mga neurotransmitter, ay maaaring makaapekto sa bilang at sensitivity ng mga receptor. Ang pangmatagalang 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. Ionic channels, ang kanilang istraktura. Pag-uuri ng channel ng ion. Mga channel ng sodium at potassium.

Ang istraktura at pag-andar ng mga channel ng ion. Ion Na +, K +, Ca 2+, Cl - 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 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 (fig. 2.2). Ang kakanyahan ng pamamaraan ay nakasalalay sa katotohanan na sa tulong ng mga espesyal na elektronikong sistema sa panahon ng eksperimento, ang potensyal ng lamad ay binago at naayos sa isang tiyak na antas. Sa kasong ito, sinusukat ang halaga ng ionic current na dumadaloy sa lamad. Kung ang potensyal na pagkakaiba ay pare-pareho, kung gayon, 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 binuksan, ang kaukulang mga ion ay pumapasok sa cell kasama ang isang electrochemical gradient, iyon ay, isang ionic current arises, na depolarizes ang cell. Ang pagbabagong ito ay nakarehistro gamit ang isang control amplifier at ang isang electric current ay dumaan sa lamad, katumbas ng magnitude, ngunit kabaligtaran ng direksyon sa lamad na ionic current. Sa kasong ito, ang potensyal na pagkakaiba ng transmembrane ay hindi nagbabago. Ang pinagsamang paggamit ng potensyal na paraan ng pag-clamping at tiyak na mga blocker ng channel ng ion ay humantong sa pagbubukas ng iba't ibang uri ng mga channel ng ion sa lamad ng cell.

Sa kasalukuyan, maraming uri ng mga channel para sa iba't ibang mga ion ang naitatag (Talahanayan 2.1). Ang ilan sa mga ito ay napaka tiyak, ang pangalawa, bilang karagdagan sa pangunahing ion, ay maaaring pumasa sa iba pang mga ion.

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

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

Uri ng channel	Function		Channel blocker
Potassium (nag-iisa)	Nagpapahinga potensyal na henerasyon	I K + (leak)
Sosa	Aksyon potensyal na henerasyon
Kaltsyum	Mabagal na Potensyal na Pagbuo		D-600, verapamil
Potassium (naantalang pagwawasto)	Tinitiyak ang repolarization	I K + (antala)
Potassium calcium-activated	Limitasyon ng depolarization dahil sa 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 ng panloob na bahagi ay nagpapakita ng mga makabuluhang paghihirap. 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 binuksan sa extracellular space ay naiiba sa mga functional na katangian nito mula sa bahagi ng channel na nakaharap sa intracellular na kapaligiran.

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

Selectivity, o pagpili, ang channel ay ibinibigay ng espesyal na istraktura ng protina nito. Karamihan sa mga channel ay kinokontrol ng kuryente, ibig sabihin, ang kanilang kakayahang magsagawa ng mga ions ay nakasalalay sa halaga ng potensyal ng lamad. Ang channel ay heterogenous sa mga functional na katangian nito, lalo na para 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: irritation threshold (rheobase), kapaki-pakinabang na oras (chronaxia). 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 pagpapasigla sa pamamagitan ng pagbuo ng AP at isang tiyak na reaksyon.

1) ang yugto ng lokal na tugon - bahagyang depolarization ng lamad (pagpasok ng Na + sa cell). Kung nag-aplay ka ng isang maliit na nagpapawalang-bisa, kung gayon ang sagot ay mas malakas.

Ang lokal na depolarisasyon ay ang yugto ng kadakilaan.

2) ang yugto ng absolute refractoriness - ang pag-aari ng mga nasasabik na tisyu na hindi bumubuo ng PD para sa anumang pampasigla ng anumang lakas

3) ang yugto ng kamag-anak na refractoriness.

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

5) ang yugto ng hyperpolarization - mas kaunting excitability (subnormal), ang stimulus ay dapat na malaki.

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

Mga batas sa pagganyak:

1) ang batas ng puwersa - ang puwersa ng stimulus ay dapat na threshold o sa itaas ng threshold (ang pinakamababang halaga ng puwersa na nagdudulot ng kaguluhan). Ang mas malakas na stimulus, mas malakas ang kaguluhan - para lamang sa mga asosasyon ng tissue (nerve trunk, kalamnan, maliban sa SMC).

2) ang batas ng oras - isang mahabang kumikilos na pampasigla ay dapat na sapat para sa simula ng kaguluhan.

Ang relasyon sa pagitan ng puwersa at oras ay inversely proportional sa pagitan ng minimum na oras at ang minimum na puwersa. Ang pinakamababang puwersa - rheobase - ay ang puwersa na nagdudulot ng kaguluhan at hindi nakadepende sa tagal. Ang pinakamababang oras ay magandang oras. Ang Chronaxia ay ang excitability ng isang partikular na tissue, ang oras kung saan nangyayari ang arousal ay katumbas ng dalawang rheobase.

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

Mga salik na lumilikha ng MSP:

1) ang pagkakaiba sa konsentrasyon ng sodium at potassium

2) iba't ibang pagkamatagusin sa sodium at potassium

3) ang gawain 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 masubaybayan nang mahusay 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 pagkilos nito ay hindi sapat, walang magiging tugon (nakaturo sa kaliwa ng pataas na sangay ng hyperbola). Ang isang katulad na kababalaghan ay sinusunod na may matagal na pagkilos ng subthreshold stimuli. Ang pinakamababang kasalukuyang (o boltahe) na maaaring magdulot ng paggulo ay tinatawag na Lapik rheobase (isang segment ng ordinate OA). Ang pinakamaliit na agwat ng oras kung saan ang isang kasalukuyang katumbas ng lakas sa isang dobleng rheobase ay nagdudulot ng paggulo sa tissue ay tinatawag na chronaxia (isang segment ng abscissa OF), na isang tagapagpahiwatig ng tagal ng threshold ng pagpapasigla. Ang Chronaxia ay sinusukat sa δ (thousandths ng isang segundo). Sa pamamagitan ng magnitude ng chronaxia, maaaring hatulan ng isa ang rate ng pagsisimula ng paggulo sa tissue: ang mas kaunting chronaxia, ang mas mabilis na kaguluhan ay lumitaw. Ang Chronaxia ng nerve at muscle fibers ng tao ay katumbas ng thousandths at ten-thousandths ng isang segundo, at chronaxia ng tinatawag na slow tissues, halimbawa, muscle fibers ng tiyan ng palaka, ay katumbas ng hundredths ng isang segundo.

Ang pagpapasiya ng chronaxia ng mga excitable na tisyu ay naging laganap hindi lamang sa eksperimento, kundi pati na rin sa pisyolohiya ng palakasan, sa klinika. Sa partikular, sa pamamagitan ng pagsukat ng chronaxia ng kalamnan, ang neurologist ay maaaring magtatag ng pagkakaroon ng pinsala sa motor nerve. Dapat pansinin na ang stimulus ay maaaring sapat na malakas, may tagal ng threshold, ngunit isang mababang rate ng pagtaas ng oras sa halaga ng threshold; ang paggulo sa kasong ito ay hindi lumabas. Ang pagbagay ng excitable tissue sa isang mabagal na lumalagong stimulus ay tinatawag na akomodasyon. Ang tirahan ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng pagtaas ng lakas ng pampasigla sa tisyu, ang mga aktibong pagbabago ay may oras upang bumuo, pagtaas ng threshold ng pangangati at pagpigil sa pagbuo ng paggulo. Kaya, ang rate ng pagtaas ng stimulation sa paglipas ng panahon, o ang gradient ng stimulation, ay mahalaga para sa simula ng arousal.

Batas sa gradient ng pangangati. Ang reaksyon ng isang buhay na nilalang sa isang stimulus ay nakasalalay sa gradient ng stimulation, ibig sabihin, sa pagkamadalian o pagiging matarik ng paglago ng stimulus sa oras: 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 pangangati ay sumasalamin sa kumplikadong relasyon sa pagitan ng stimulus at ang 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 tiyak na rate ng pagtaas sa oras.

6. Mga Ion pump (ATP-ases):K+- Na+ -maputi,Ca2+ (plasmolemma at sarcoplasmic reticulum),H+- K+ -tagapagpalit.

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

Sa kasalukuyan, mayroong tatlong uri ng electrogenic ion pump na aktibong naglilipat ng mga ions sa lamad (Larawan 13).

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

Sa panahon ng gawain ng K + -Na + -ATPase, dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng bawat molekula ng ATP, dalawang potassium ions ang inililipat sa cell at sabay-sabay na tatlong sodium ions ay pumped out sa cell. Kaya, ang isang pagtaas ng konsentrasyon ng mga potassium ions sa cell at isang pinababang konsentrasyon ng sodium sa cell ay nilikha kumpara sa intercellular na kapaligiran, na may malaking kahalagahan sa physiological.

Mga palatandaan ng isang "bionpump":

1. Paggalaw laban sa gradient ng electrochemical potential.

2. Ang daloy ng isang sangkap ay nauugnay sa hydrolysis ng ATP (o iba pang mapagkukunan ng enerhiya).

3. kawalaan ng simetrya ng sasakyang pang-transportasyon.

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

5. Kapag ang bomba ay itinayo sa isang artipisyal na kapaligiran, nagagawa nitong mapanatili ang pagkapili.

Ang molekular na mekanismo ng pagpapatakbo ng mga ionic ATPase 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 paglipat ng ion na nauugnay sa ATP hydrolysis.

Ang diagram ay nagpapakita na ang mga pangunahing yugto ng enzyme ay:

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

2) nagbubuklod sa pamamagitan ng isang complex ng tatlong sodium ions;

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

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

5) ang reaksyon ng palitan ng ion ng sodium para sa potasa, na nagaganap sa panlabas na ibabaw ng lamad;

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

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

Kaya, sa panahon ng isang buong cycle, tatlong sodium ions ang pinakawalan mula sa cell, ang cytoplasm ay pinayaman ng dalawang potassium ions, at isang ATP molecule ay hydrolyzed.

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 pinatutunayan sa pamamagitan ng eksperimento. Sa modernong panahon, ang teoryang ito ay binago at eksperimento na binuo ni Hodgkin, Huxley, Katz (1949-1952).

Napag-alaman 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 kaunting chlorine ions kaysa sa extracellular fluid. Bilang karagdagan, ang komposisyon ng cytoplasm ng cell ay may kasamang mga organikong anion (mga malalaking 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 ionic asymmetry ay ang pagkakaroon ng isang cell lamad na may mga tiyak na katangian.

Ang cell membrane ay isang makapal 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 cell lamad ay binubuo ng isang double layer ng phospholipid molecules, na kung saan ay sakop mula sa loob na may isang layer ng protina molecules, at mula sa labas na may isang layer ng kumplikadong carbohydrate molecules - 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 nakasalalay sa mga laki ng butas at diameter ng mga ion mismo.

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

Kaya, ang mga kakaibang katangian ng pagkamatagusin ng lamad ng cell, pati na rin ang laki ng mga ion mismo, ay isa sa mga dahilan para sa kawalaan ng simetrya ng pamamahagi ng mga ions sa magkabilang panig ng lamad ng cell. Ang Ionic asymmetry ay isa sa mga pangunahing dahilan para sa paglitaw ng potensyal na pahinga, habang ang nangungunang papel ay nabibilang sa hindi pantay na pamamahagi ng mga potassium ions.

Nagsagawa si Hodgkin ng mga klasikal na eksperimento sa higanteng nerve fiber ng pusit. 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 normal na hibla (50-80 mV).

Ang mekanismo ng pagbuo ng potensyal na pagkilos ay mas kumplikado. Ang pangunahing papel sa paglitaw ng mga alon ng pagkilos ay kabilang sa mga sodium ions. Sa ilalim ng pagkilos ng threshold force stimulus, ang permeability ng cell membrane para sa sodium ions ay tumataas ng 500 beses at lumampas sa permeability para sa potassium ions ng 10-20 beses. Sa pagsasaalang-alang 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 ng negatibong may paggalang sa panloob. Ang depolarization ng lamad ng cell ay nangyayari, na sinamahan ng isang pagbabalik sa potensyal ng lamad. Ang pagbaligtad ng potensyal ng lamad ay nauunawaan bilang ang 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 cytoplasm ng cell 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 isang likas na sodium, kung gayon sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng konsentrasyon ng mga sodium ions, ang halaga ng potensyal ng pagkilos ay maaaring mabago. Napag-alaman na kapag ang 2/3 ng tubig-dagat, na siyang normal na kapaligiran para sa higanteng pusit axon, ay pinalitan ng isotonic dextrose solution, iyon ay, kapag ang sodium concentration 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 ang action potential ay tinutukoy ng ionic asymmetry sa cell-environment system.

8. Electrical phenomena sa nerbiyos at muscular tissues sa kaguluhan. Potensyal ng pagkilos, ang laki nito, mga yugto at tagal. Ang ratio ng mga phase ng potensyal na aksyon sa mga phase ng excitability.

Naipakita na namin sa itaas na ang pagpapadaloy ng paggulo sa mga fibers ng nerve at kalamnan ay isinasagawa sa tulong ng mga electrical impulses na nagpapalaganap sa ibabaw ng lamad. Ang paghahatid ng paggulo mula sa isang nerve patungo sa isang kalamnan ay batay sa ibang mekanismo. Isinasagawa ito bilang isang resulta ng pagpapakawala ng lubos na aktibong mga kemikal na compound ng mga nerve endings - ang mga tagapamagitan ng nerve impulse. Sa skeletal muscle synapses, ang tagapamagitan na ito 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 synaptic vesicles na lumulutang dito ay pinaghihiwalay mula sa synaptic cleft ng isang presynaptic membrane. Sa depolarization ng presynaptic membrane, nagbabago ang singil at pagkamatagusin nito, ang mga bula ay lumalapit sa lamad at bumubuhos sa synaptic cleft, ang lapad nito ay umabot sa 200-1000 angstrom. Ang tagapamagitan ay nagsisimulang kumalat sa pamamagitan ng puwang sa postsynaptic membrane.

Ang postsynaptic membrane ay hindi electrogenic, ngunit may mataas na sensitivity sa mediator dahil sa pagkakaroon nito ng tinatawag na cholinergic receptors - mga biochemical group na may kakayahang piliing tumugon sa ACh. Ang huli ay umabot sa postsynaptic membrane sa 0.2-0.5 msec. (tinatawag na "synaptic delay") at, ang pakikipag-ugnayan sa mga cholinergic receptor, ay nagdudulot ng pagbabago sa pagkamatagusin 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 EK ng mga kalapit na electrogenic na seksyon ng lamad ng fiber ng kalamnan. Bilang isang resulta, ang PD (potensyal ng pagkilos) ay lumitaw sa kanila, na kumakalat sa buong ibabaw ng fiber ng kalamnan, na nagiging sanhi ng pag-urong nito, na nagsisimula sa proseso ng tinatawag na. electromechanical interface (Kapling). Ang tagapamagitan sa synaptic cleft at sa postsynaptic membrane ay gumagana nang napakaikling panahon, dahil ito ay nawasak ng enzyme cholinesterase, na naghahanda sa synapse para sa pang-unawa ng isang bagong bahagi ng tagapamagitan. Ipinakita rin na ang bahagi ng unreacted ACh ay maaaring bumalik sa nerve fiber.

Sa napakadalas na mga ritmo ng pagpapasigla, ang mga potensyal na postsynaptic ay maaaring mabuod, dahil ang cholinesterase ay walang oras upang ganap na masira ang ACh na inilabas sa mga nerve ending. Bilang resulta ng pagbubuod na ito, ang postsynaptic membrane ay lalong nagiging depolarized. Sa kasong ito, ang mga katabing electrogenic na lugar ng fiber ng kalamnan ay napupunta sa isang estado ng pang-aapi, katulad ng nabubuo na may matagal na pagkilos ng DC cathode. (cathodic depression ng Verigo).

Ang paggulo sa tisyu ay nagpapakita ng sarili sa hitsura ng isang tiyak na pag-andar para dito (pagpadaloy ng paggulo sa pamamagitan ng nerve 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 EPP) ay isang electric current na nangyayari sa nerve, muscle at ilang cell ng halaman sa pagitan ng kanilang excited at kalapit na mga resting area. Ito ay sanhi ng mga pagbabago sa ionic permeability ng lamad at ang potensyal na nabubuo sa nasasabik na lugar. Gumaganap ng 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 isang tissue sa ilalim ng pagkilos ng isang threshold at suprathreshold stimulus, na sinamahan ng isang recharge ng cell membrane.

Sa ilalim ng pagkilos ng 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 lumalaki, para sa K ions - 10-15 beses, at ang gradient ay dahan-dahang umuunlad. Bilang resulta, ang paggalaw ng mga Na ions ay nangyayari sa loob ng cell, ang mga K ion ay lumalabas sa cell, na humahantong sa isang recharge ng cell lamad. Ang panlabas na ibabaw ng lamad ay nagdadala ng negatibong singil, ang panloob ay positibo. Ang mga tumpak na sukat ay nagpakita na ang amplitude ng potensyal na pagkilos ay 30-50 mV na mas mataas kaysa sa halaga ng potensyal na pahinga.

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

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

2. Ang yugto ng repolarization. Ang potensyal ng lamad ay muling umabot sa antas ng pagpapahinga (nagre-repolarize ang lamad), pagkatapos kung saan ang hyperpolarization ay nangyayari sa isang halaga na humigit-kumulang 10 mV na mas kaunti (mas negatibo) kaysa sa potensyal ng pagpapahinga, i.e. humigit-kumulang -80 mV.

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

Ang ratio ng mga yugto ng potensyal ng pagkilos at excitability. Ang antas ng cell excitability ay nakasalalay sa yugto ng PD. Sa yugto ng lokal na tugon, tumataas ang excitability. Ang yugtong ito ng excitability ay tinatawag na latent augmentation. 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, kahit na ang napakalakas na stimulus ay hindi maaaring pasiglahin ang prosesong ito. Samakatuwid, ang yugto ng depolarization ay tumutugma sa yugto ng ganap na refractoriness. Sa panahon ng repolarization phase, parami nang parami ang sodium channels ang sarado. Gayunpaman, maaari silang muling buksan sa ilalim ng pagkilos ng isang suprathreshold stimulus. Ito ay tumutugma sa isang yugto ng kamag-anak na refractoriness. Sa panahon ng trace depolarization, ang MP ay nasa kritikal na antas; samakatuwid, kahit na ang subthreshold stimuli ay maaaring magdulot ng cell excitation. Dahil dito, sa sandaling ito, ang kanyang excitability ay nadagdagan. Ang yugtong ito ay tinatawag na supernormal excitability phase. Sa sandali ng trace hyperpolarization, ang MF ay nasa itaas ng 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, nuclei na mas malapit sa sarcolemma. Timbang 40%.

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

2. Smooth - mononuclear cells, walang cross striation. Miyembro sila ng ibang mga katawan. Ang kabuuang masa ay 5-10%.

Pangkalahatang katangian ng mga kalamnan.

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

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

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

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

Pag-andar ng kalamnan ng kalansay:

1. Paggalaw ng katawan sa kalawakan

2. Paggalaw ng mga bahagi ng katawan na may kaugnayan sa bawat isa

3. Pagpapanatili ng postura

4. Pagbuo ng init

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

6. Pakikilahok sa bentilasyon ng baga

7. Proteksyon ng mga panloob na organo

8. Antistress factor

Mga antas ng organisasyon ng kalamnan ng kalansay:

Ang buong kalamnan ay napapalibutan ng epimisium, ang mga sisidlan at nerbiyos ay lumalapit dito. Ang mga indibidwal na bundle ng kalamnan ay natatakpan ng perimisium. Isang bundle ng mga cell (muscle fiber o symplast) - natatakpan ng endomysium. Ang cell ay naglalaman ng myofibrils mula sa myofilaments, ang mga pangunahing protina ay actin, myosin, tropomyosin, troponin, calcium ATP-ase, creatine phosphokinase, structural proteins.

Sa kalamnan, ang motor (motor, neuromotor unit) 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 (ME) ay ang functional unit ng skeletal muscle. Kasama sa ME ang isang motor neuron at isang 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 uri ng oxidizing (uri 2a)

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

4) tonic fibers

Mga mekanismo ng pag-urong ng kalamnan.

A) isang solong hibla ng kalamnan

B) buong kalamnan

Ang skeletal muscle ay may mga sumusunod na mahahalagang katangian:

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

2) kondaktibiti - ang kakayahang magsagawa ng isang potensyal na aksyon kasama at 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 kakayahang contractile ng skeletal muscle ay nailalarawan sa pamamagitan ng puwersa ng contraction na nabubuo ng kalamnan (karaniwan pangkalahatang lakas, na maaaring bumuo ng kalamnan, at ganap, i.e. ang puwersa sa bawat 1 cm 2 ng cross-section). ang haba ng pagpapaikli, ang antas ng pag-igting ng fiber ng kalamnan, ang bilis ng pagpapaikli at pag-unlad ng pag-igting, ang bilis 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 pag-aaral ng contractility ng kalamnan ay ginaganap sa iba't ibang mga mode.

Ang pagpapasigla ng fiber ng kalamnan na may isang solong threshold o suprathreshold stimulus ay humahantong sa isang solong pag-urong, na binubuo ng ilang mga panahon (Larawan 2.23). Ang una - ang panahon ng latency ay ang kabuuan ng mga pagkaantala ng oras na sanhi ng paggulo ng lamad ng fiber ng kalamnan, ang pagkalat ng AP kasama ang T-system sa hibla, ang pagbuo ng inositol triphosphate, isang pagtaas sa konsentrasyon ng intracellular calcium at ang pag-activate ng mga cross bridge. Para sa frog sartorius muscle, ang latency period ay humigit-kumulang 2 ms.

Ang pangalawa ay isang panahon ng pagpapaikli, o pag-unlad ng pag-igting. Sa kaso ng libreng pagpapaikli ng mga fibers ng kalamnan, pinag-uusapan nila isotonic contraction, kung saan ang pag-igting ay halos hindi nagbabago, ngunit ang haba lamang ng fiber ng kalamnan ay nagbabago. Kung ang hibla ng kalamnan ay naayos sa magkabilang panig at hindi maaaring paikliin nang malaya, pagkatapos ay pinag-uusapan nila isometric contraction 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 mga filament ng actin at myosin na may kaugnayan sa bawat isa. Sa kasong ito, ang nagresultang stress ay inililipat sa mga nababanat na elemento na matatagpuan sa loob ng hibla. Ang nababanat na mga katangian ay tinataglay ng mga nakahalang na tulay ng myosin filament, actin filament, Z-plates, ang longitudinally na matatagpuan sarcoplasmic reticulum at ang sarcolemma ng fiber ng kalamnan.

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

Sa katawan ng tao, sa isang nakahiwalay na anyo, ang isotonic o isometric contraction ay hindi nangyayari. Bilang isang patakaran, ang pag-unlad ng pag-igting ay sinamahan ng isang pagpapaikli ng haba ng kalamnan - pagbabawas 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 nahiwalay sa mga filament ng actin.

Ito ay pinaniniwalaan na para sa isang solong hibla ng kalamnan, ang pag-igting na nabuo ng anumang sarcomere ay katumbas ng pag-igting sa anumang iba pang sarcomere. Dahil ang mga sarcomeres ay konektado sa serye, ang rate kung saan ang kalamnan fiber contraction ay proporsyonal sa bilang ng mga sarcomeres nito. Kaya, sa isang solong pag-urong, ang bilis ng pagpapaikli ng isang mahabang hibla ng kalamnan ay mas mataas kaysa sa isang mas maikli. Ang dami ng pagsisikap 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 isang morphological substrate para sa pagtaas ng lakas ng pag-urong ng kalamnan. Kasabay nito, ang bilang ng mitochondria ay tumataas, na nagpapataas ng tibay ng mga fibers ng kalamnan sa panahon ng pisikal na pagsusumikap.

Sa isang nakahiwalay na kalamnan, ang magnitude at bilis ng isang pag-urong ay tinutukoy ng isang bilang ng mga karagdagang kadahilanan. Ang halaga 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 isang pagtaas sa puwersa ng pag-urong ay posible hanggang sa isang tiyak na limitasyon, pagkatapos kung saan ang amplitude ng pag-urong ay nananatiling hindi nagbabago na may pagtaas sa amplitude ng stimulus. 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 ipinakita kapag pinag-aaralan ang pag-asa ng rate 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, dalawang magkasunod na pag-urong ay nabubuod at ang nagresultang tugon sa amplitude ay nagiging makabuluhang mas mataas kaysa sa isang solong stimulus; kung ang hibla ng kalamnan o kalamnan ay pinasigla sa ganoong dalas na ang paulit-ulit na stimuli ay mahuhulog sa panahon ng pagpapaikli, o pag-unlad ng pag-igting, pagkatapos ay isang kumpletong pagsasama-sama 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 reaksyon ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng actin at myosin at ang pagbuo ng puwersa ng kalamnan sa pamamagitan ng mga nakahalang tulay para sa isang sapat na mahabang panahon. Sa isang pagbawas sa dalas ng pagpapasigla, posible na ang isang paulit-ulit na pampasigla ay inilapat sa panahon ng pagpapahinga. Sa kasong ito, ang kabuuan ng mga contraction ng kalamnan ay magaganap din, gayunpaman, magkakaroon ng isang katangian na depresyon sa curve ng contraction ng kalamnan (Larawan 2.25, D) - hindi kumpletong pagsusuma, o dentate tetanus.

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

Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang mga solong contraction ng skeletal muscles ay hindi nangyayari. Ang pagdaragdag ay nangyayari, o superposisyon, pag-urong 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 nakikilahok sa pag-urong, at dahil sa isang pagbabago sa dalas ng mga impulses ng mga neuron ng motor. Sa kaso ng isang pagtaas sa dalas ng mga impulses, ang 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 vivo ay ang dalas ng mga impulses na nabuo ng mga neuron ng motor. Ang pangalawang dahilan para dito ay ang pagtaas sa bilang ng mga nasasabik na motoneuron at ang pag-synchronize ng dalas ng kanilang paggulo. Ang pagtaas sa bilang ng mga neuron ng motor ay tumutugma sa isang pagtaas sa bilang ng mga yunit ng motor na nakikilahok sa pag-urong, at ang pagtaas sa antas ng pag-synchronize ng kanilang paggulo ay nag-aambag sa isang pagtaas sa amplitude na may superposisyon ng maximum na pag-urong na binuo ng bawat isa. magkahiwalay na unit ng motor.

Ang puwersa ng pag-urong ng isang nakahiwalay na kalamnan ng kalansay, lahat ng iba pang mga bagay ay pantay, ay nakasalalay sa paunang haba ng kalamnan. Ang katamtamang pag-uunat ng kalamnan ay nagdudulot ng pagtaas ng puwersa na nabubuo nito kumpara sa puwersang nabuo ng hindi naunat na kalamnan. Mayroong isang kabuuan ng passive tension, dahil sa pagkakaroon ng nababanat na mga bahagi ng kalamnan, at aktibong pag-urong. Ang pinakamataas na puwersa ng pag-urong ay nakakamit kapag ang laki ng sarcomere ay 2-2.2 microns (Larawan 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 microns, ang kalamnan ay maaaring bumuo ng puwersa na katumbas lamang ng 50% ng maximum na posible.

Sa ilalim ng natural na mga kondisyon, ang puwersa ng pag-urong ng mga kalamnan ng kalansay kapag sila ay 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 isang kalamnan sa physiological diameter nito, i.e. ang pinakamataas na pag-load na itinataas 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 phenomenon na ito ay tinatawag na fatigue. Kasabay nito, ang lakas ng mga contraction ay bumababa, ang latent na panahon ng contraction at ang panahon ng relaxation 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 pangangati ng isang kalamnan o ang motor nerve na nagpapapasok dito sa isang solong stimulus ay nagdudulot ng isang pag-urong ng kalamnan. Nakikilala nito ang dalawang pangunahing yugto: ang yugto ng pag-urong at ang yugto ng pagpapahinga. Ang pag-urong ng fiber ng kalamnan ay nagsisimula na sa panahon ng pataas na sangay ng PD. Ang tagal ng contraction sa bawat punto ng muscle fiber ay sampu-sampung beses na mas mahaba kaysa sa tagal ng AP. Samakatuwid, dumarating ang isang sandali kapag ang PD ay dumaan sa buong hibla at nagtatapos, habang ang alon ng pag-urong ay sumasakop sa 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 na may iisang pag-ikli ay sumusunod sa batas " lahat o wala". Nangangahulugan ito na ang contraction na nangyayari sa parehong threshold at overthreshold stimulation ay may pinakamataas na amplitude. Ang magnitude ng isang solong contraction ng buong kalamnan ay depende sa lakas ng stimulation. Sa threshold stimulation, ang contraction nito ay halos hindi napapansin, ngunit may isang pagtaas sa lakas ng pagpapasigla, ito ay tumataas. hanggang sa umabot sa isang tiyak na taas, pagkatapos nito ay nananatiling hindi nagbabago (maximum contraction). Ito ay dahil sa ang katunayan na ang excitability ng mga indibidwal na fibers ng kalamnan ay hindi pareho, at samakatuwid ay bahagi lamang ng sila ay nasasabik na may mahinang pangangati. Sa pinakamataas na pag-urong, lahat sila ay nasasabik. Ang bilis ng alon ng pag-urong ng kalamnan ay tumutugma sa bilis ng pagpapalaganap ng AP Sa biceps brachii ito ay katumbas ng 3.5-5.0 m / sec.

Single contraction - isang pagbabawas ng pangangati... Sa loob nito, ang isang nakatagong panahon, isang yugto ng pag-urong at isang yugto ng pagpapahinga ay nakikilala. Sa sandali ng latent period, nangyayari ang isang refrocter phase. Ngunit nasa simula na ng yugto ng pagpapaikli, ito ay naibalik.

12. Ang kabuuan ng mga contraction ng kalamnan. Tetanic contraction.

Kung, sa isang eksperimento, ang isang indibidwal na fiber ng kalamnan o ang buong kalamnan ay ginagampanan ng dalawang mabilis na sunud-sunod na malakas na solong stimuli, ang magreresultang contraction ay magkakaroon ng mas malaking amplitude kaysa sa maximum na solong contraction. Ang mga contractile effect na dulot ng una at pangalawang stimuli ay tila nagdaragdag. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na summation of abbreviations. Para sa paglitaw ng pagbubuod, kinakailangan na ang agwat sa pagitan ng stimuli 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 pagpapasigla ay kumikilos sa kalamnan bago ito. may oras para magpahinga. Sa kasong ito, posible ang dalawang kaso. Kung ang pangalawang stimulus ay dumating kapag ang kalamnan ay nagsimula nang magrelaks, sa myographic curve ang tuktok ng pangalawang pag-urong ay ihihiwalay mula sa una sa pamamagitan ng isang depresyon. Kung ang pangalawang stimulus ay kumikilos kapag ang unang pag-urong ay hindi pa umabot sa tuktok nito, kung gayon ang pangalawang pag-urong, parang, ay sumasama sa una, na bumubuo kasama nito ng isang buod na rurok. Sa parehong buo at hindi kumpletong pagbubuod, ang mga PD ay hindi nabubuod. Ang pinagsama-samang contraction na ito bilang tugon sa rhythmic stimuli ay tinatawag na tetanus. Depende sa dalas ng pangangati, ito ay may ngipin at makinis.

Ang dahilan para sa pagsasama-sama ng mga contraction sa tetanus ay nakasalalay sa akumulasyon ng mga Ca ++ ions sa interfibrillar space hanggang sa isang konsentrasyon ng 5 * 10 6 mM / L. Matapos maabot ang halagang ito, ang karagdagang akumulasyon ng Ca ++ ay hindi humahantong sa pagtaas ng amplitude ng tetanus.

Matapos ang pagwawakas ng tetanic stimulation, ang mga hibla sa una ay hindi ganap na nakakarelaks, at ang kanilang orihinal na haba ay naibalik lamang pagkatapos ng isang tiyak na 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 ang lahat ng Ca ++ mula sa interfibrillar space, na nakarating doon sa panahon ng rhythmic stimuli at walang oras upang ganap na magretiro sa mga cisterns ng sarcoplasmic reticulum sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng Ca-pumps.

Kung, pagkatapos maabot ang makinis na tetanus, ang dalas ng pangangati 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 susunod na salpok ay bumaba sa refractoriness mula sa nauna.

13. Ultrastructure ng myofibrils. Pagkontrata ng mga protina (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 muscle fiber contractile apparatus. Sa mga striated na fibers 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. may birefringence. Sa normal na liwanag, lumilitaw ang mga ito na madilim, at sa polarized na liwanag, lumilitaw ang mga ito na transparent sa longitudinal na direksyon at opaque sa transverse na direksyon. Ang ibang mga lugar ay isotropic at lumilitaw na transparent sa ilalim ng normal na liwanag. Ang mga anisotropic na lugar ay itinalaga ng liham A, isotropic - ako. Sa gitna ng disk A mayroong isang light strip 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 gayong istraktura ng suporta, ang mga parallel na disk ng mga indibidwal na myofibrils sa loob ng isang hibla ay hindi gumagalaw na may kaugnayan sa bawat isa sa panahon ng pag-urong.

Napag-alaman na ang bawat myofibrils ay may diameter na humigit-kumulang 1 micron at binubuo sa average ng 2500 protofibrils, na mga pinahabang polymerized molecule na may 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 strip H ay kumakatawan sa isang zone na walang actin filament sa panahon ng pahinga. Ang lamad Z, na dumadaan sa gitna ng disk I, ay pinagsasama ang mga filament ng actin.

Maraming transverse bridges sa myosin ay isa ring mahalagang bahagi ng ultramicroscopic na istraktura ng myofibrils. Sa turn, ang mga actin filament ay may tinatawag na mga aktibong sentro, na nasa pahinga na natatakpan, tulad ng isang kaluban, na may 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 nakahalang tulay 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 mga hibla ng kalamnan ay nagkontrata, ang mga filament ng actin at myosin ay hindi umiikli, ngunit nagsisimulang mag-slide sa bawat isa: ang mga filament ng actin ay dumudulas sa pagitan ng mga filament ng myosin, bilang isang resulta kung saan ang haba ng mga I disc ay pinaikli, at ang mga A disc. panatilihin ang kanilang laki, papalapit sa isa't isa. Ang H strip ay halos mawala, dahil ang mga dulo ng actin touch at kahit na pumunta sa bawat isa.

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

Sa skeletal muscle, sa vivo, ang nagpasimula ng pag-urong ng kalamnan ay isang potensyal na pagkilos na kumakalat sa panahon ng paggulo sa ibabaw ng lamad ng kalamnan fiber.

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 pangangati 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 rehiyon ng disk I sa panahon ng pagpapalaganap ng AP ay ang nag-trigger na mekanismo ng 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 ++ ion sa interfibrillar space. Sa pamamahinga, ang bulk ng Ca ++ sa fiber ng kalamnan ay nakaimbak sa sarcoplasmic reticulum.

Sa mekanismo ng pag-urong ng kalamnan, ang isang espesyal na papel ay nilalaro ng bahaging iyon ng reticulum, na kung saan ay naisalokal sa rehiyon ng lamad Z. Electron-microscopically, ang tinatawag na. triad (T-system), bawat isa ay binubuo ng manipis na transverse tube, na matatagpuan sa gitna sa rehiyon ng lamad Z, na tumatakbo sa hibla, at dalawang lateral cisterns ng sarcoplasmic reticulum, na naglalaman ng nakatali na Ca ++. Ang PD na nagpapalaganap sa kahabaan ng ibabaw na lamad ay dinadala nang malalim sa hibla kasama ang mga transverse tubules ng mga triad. Pagkatapos ay ang paggulo ay ipinadala sa mga balon, na nagde-depolarize ng 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 sa konsentrasyon ng Ca ++ hanggang 5 * 10 6 ay nagdudulot na ng maximum na pagbawas.

Ang simula ng pag-urong ng kalamnan ay nakakulong sa unang ikatlong bahagi ng pataas na tuhod ng PD, kapag ang halaga nito ay umabot sa humigit-kumulang 50 mV. Ito ay pinaniniwalaan na sa ganitong magnitude ng depolarization na ang konsentrasyon ng Ca ++ 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 pagbawas ay patuloy na lumalaki hanggang sa ang mekanismo ay dumating sa play, na tinitiyak ang pagbabalik ng Ca ++ sa mga cisterns ng reticulum. Ang mekanismong ito ay tinatawag na "calcium pump". Upang maisagawa ang gawain nito, ang enerhiya na nakuha mula sa paghahati ng ATP ay ginagamit.

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

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

15. Pagkapagod sa panahon ng muscular work. Ang 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 ang isang nakahiwalay na kalamnan, kung saan ang isang maliit na pagkarga ay nasuspinde, ay inis nang mahabang panahon na may maindayog na electrical stimuli, kung gayon ang amplitude ng mga contraction nito ay unti-unting bumababa hanggang sa umabot sa zero. Ang isang curve ng pagkapagod ay naitala. Kasabay ng pagbabago sa amplitude ng mga contraction sa panahon ng pagkapagod, ang latent na panahon ng contraction ay tumataas, ang panahon ng relaxation ng kalamnan ay pinahaba, 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", i.e. umaangkop upang gumana sa isang naibigay na ritmo at lakas ng pangangati. Pagkatapos ng isang panahon ng kakayahang magtrabaho, magsisimula ang isang panahon ng matatag na kakayahang magamit. Sa karagdagang matagal na pangangati, ang mga fibers ng kalamnan ay nakakapagod.

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 kanila ay na sa panahon ng mga contraction, ang mga metabolic na produkto (phosphoric acid, nagbubuklod na Ca ++, lactic acid, atbp.) ay naipon sa kalamnan, na may isang mapagpahirap na epekto sa pagganap ng kalamnan. Ang ilan sa mga produktong ito, pati na rin ang mga Ca ions, ay nagkakalat mula sa mga hibla palabas patungo sa pericellular space at may nakapanlulumong epekto sa kakayahan ng nasasabik na lamad na makabuo ng AP. Kaya, kung ang isang nakahiwalay na kalamnan, na inilagay sa isang maliit na dami ng likido ng Ringer, ay dinadala upang makumpleto ang pagkapagod, kung gayon ito ay sapat na baguhin lamang ang solusyon na naghuhugas nito upang maibalik ang mga contraction ng kalamnan.

Ang isa pang dahilan para sa pag-unlad ng pagkapagod sa isang nakahiwalay na kalamnan ay ang unti-unting pag-ubos ng mga reserbang enerhiya sa loob 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 CF, na kinakailangan para sa pagpapatupad ng pag-urong, ay nagambala.

Dapat pansinin na sa ilalim ng mga likas na kondisyon ng pagkakaroon ng katawan, ang pagkapagod ng aparatong motor sa panahon ng matagal na trabaho ay bubuo sa isang ganap na naiibang paraan 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 na sa katawan, ang mga excitatory impulses ay dumarating sa kalamnan mula sa nerve. Ang neuromuscular synapse ay napapagod nang mas maaga kaysa sa fiber ng kalamnan, dahil sa mabilis na pagkaubos ng mga naipon na reserbang neurotransmitter. Nagiging sanhi ito ng isang blockade ng paghahatid ng mga excitations 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 (nerve-nervous contact) ay napapagod kahit na mas maaga sa panahon ng trabaho.

Ang papel ng nervous system sa pagkapagod ng buong organismo ay pinatunayan ng mga pag-aaral ng pagkapagod sa hipnosis (weight-basket), ang pagtatatag ng impluwensya ng "aktibong pahinga" sa pagkapagod, ang papel ng sympathetic nervous system (ang Orbeli- Ginetsinsky phenomenon), atbp.

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

16. Physiological features 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 stress. Ang kalamnan ng kalansay, sa kabilang banda, ay agad na pinaikli pagkatapos ng pagbaba. Ang makinis na kalamnan ay nananatiling nakaunat hanggang, sa ilalim ng impluwensya ng anumang pangangati, ang aktibong pag-urong nito ay nangyayari. Ang pag-aari ng plasticity ay may malaking kahalagahan para sa normal na aktibidad ng mga guwang na organo - salamat dito, ang presyon sa loob ng guwang na organ ay nagbabago nang kaunti sa iba't ibang antas ng pagpuno.

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 50-200 microns ang haba at 4-8 microns ang lapad, na napakalapit sa isa't isa, at samakatuwid, kapag sinusuri ang mga ito sa ilalim ng mikroskopyo, tila sila ay morphologically na bumubuo ng isa. 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 katumbas ng 600-1500 angstrom. Sa kabila nito, ang makinis na kalamnan ay gumagana sa kabuuan. Ito ay ipinahayag sa katotohanan na ang AP at mabagal na mga alon ng depolarization ay malayang nagpapalaganap 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 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 pahinga na potensyal ng makinis na mga hibla ng kalamnan, na awtomatiko, ay nagpapakita ng patuloy na maliliit na pagbabago. Ang halaga nito na may intracellular lead ay katumbas ng 30-70 mV. Ang potensyal ng pahinga ng hindi awtomatikong makinis na mga hibla ng kalamnan ay matatag at katumbas ng 60-70 mV. Sa parehong mga kaso, ang halaga nito ay mas mababa kaysa sa potensyal ng pahinga 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 kalamnan ng kalansay. Ang labis sa potensyal ng pahinga ay hindi hihigit sa 10-20 mV.

Ang ionic na mekanismo ng paglitaw ng PD sa makinis na mga kalamnan ay medyo naiiba kaysa sa mga kalamnan ng kalansay. Napag-alaman na ang regenerative depolarization ng lamad, na sumasailalim sa potensyal na pagkilos sa isang bilang ng makinis na kalamnan, ay nauugnay sa pagtaas ng pagkamatagusin ng lamad para sa mga Ca ++ ion kaysa sa Na +.

Maraming makinis na kalamnan ang nailalarawan sa pamamagitan ng kusang, awtomatikong aktibidad. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mabagal na pagbaba sa potensyal ng resting lamad, na, sa pag-abot sa isang tiyak na antas, ay sinamahan ng paglitaw ng PD.

Sa nerve at skeletal muscle fibers, kumakalat ang excitation sa pamamagitan ng mga lokal na electric current na lumalabas sa pagitan ng depolarized at katabing resting section ng cell membrane. Ang parehong mekanismo ay likas sa makinis na mga kalamnan. Gayunpaman, hindi katulad sa kalamnan ng kalansay, sa makinis na kalamnan, ang isang potensyal na pagkilos na nangyayari sa isang hibla ay maaaring magpalaganap sa mga katabing fibers. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa lamad ng makinis na mga selula ng kalamnan sa lugar ng mga contact sa mga kalapit na selula ay may mga lugar na medyo mababa ang paglaban, kung saan ang kasalukuyang mga loop na lumitaw sa isang hibla, ay madaling pumasa sa mga kalapit, 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 ang buong kalamnan ay nasasabik mula sa isang cell sa puso, at sa makinis na mga kalamnan ang AP, na lumitaw sa isang lugar, ay kumakalat mula dito hanggang sa isang tiyak na distansya, na nakasalalay sa lakas ng inilapat na pampasigla.

Ang isa pang mahalagang katangian ng makinis na kalamnan ay ang kumakalat na AP 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 rate ng pagpapadaloy ng paggulo sa iba't ibang makinis na kalamnan ay mula 2 hanggang 15 cm / seg. mga. makabuluhang mas mababa kaysa sa skeletal muscle.

Pati na rin sa mga kalamnan ng kalansay, sa makinis na mga potensyal na pagkilos ay may panimulang halaga para sa simula ng proseso ng contractile. Ang koneksyon sa pagitan ng arousal at contraction ay dito rin isinasagawa sa tulong ng Ca ++. Gayunpaman, sa makinis na mga hibla ng kalamnan, ang sarcoplasmic reticulum ay hindi gaanong ipinahayag, samakatuwid, ang nangungunang papel sa mekanismo ng pag-urong ay itinalaga sa mga Ca ++ na ion na tumagos sa fiber ng kalamnan sa panahon ng pagbuo ng AP.

Sa isang mataas na lakas ng isang solong stimulus, ang makinis na pag-urong ng kalamnan ay maaaring mangyari. Ang latent period ng contraction nito ay mas mahaba kaysa sa skeletal one, na umaabot sa 0.25-1 sec. Ang tagal ng contraction mismo ay mahaba din - hanggang 1 minuto. Ang pagpapahinga ay nagpapatuloy lalo na nang 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 pinagsama sa isang mahusay na puwersa ng pag-urong ng makinis na kalamnan. Kaya, ang mga kalamnan ng tiyan ng mga ibon ay may kakayahang magtaas 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 stimuli (10-12 bawat minuto), ay madaling pumasa sa isang matagal na estado ng patuloy na pag-urong, na nakapagpapaalaala sa skeletal muscle tetanus. Gayunpaman, ang mga gastos sa enerhiya na nauugnay sa pagbawas na ito 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 automation ay pinatunayan ng mga eksperimento sa mga piraso ng mga kalamnan ng bituka na pader, na napalaya mula sa mga elemento ng nerve. 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 ng kalamnan o pagpapahinga. Ang epekto ng pangangati ng makinis na mga kalamnan ng bituka ay nakasalalay sa ratio sa pagitan ng dalas ng pagpapasigla at natural na dalas ng kusang ritmo: na may mababang tono - bihirang kusang AP - ang inilapat na pangangati ay nagpapataas ng tono, na may mataas na tono bilang tugon sa pangangati, nangyayari ang pagpapahinga, dahil ang labis na pagtaas ng mga impulses ay humahantong sa katotohanan na ang bawat susunod na salpok ay nahuhulog sa yugto ng refractoriness mula sa nauna.

17. Ang istraktura at pag-andar ng nerve fibers. Ang mekanismo ng paggulo

myelinated at nonmyelinated nerve fibers. Ang kahalagahan ng mga pagharang ni Ranvier.

Ang pangunahing pag-andar ng mga axon ay upang magsagawa ng mga impulses na nangyayari sa isang neuron. Ang mga axon ay maaaring takpan ng myelin sheath (myelin fibers) o wala nito (myelin free fibers). Ang myelinic fibers ay mas karaniwan sa motor nerves, habang ang myelin-free fibers ay nangingibabaw sa autonomic (autonomic) nervous system.

Ang isang hiwalay na myelinated nerve fiber ay binubuo ng isang axial cylinder na natatakpan ng 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 sumasakop 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 nodal interceptions (Ranvier interceptions). 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 mga myelin-free nerve fibers ay sakop lamang ng Schwann sheath.

Ang pagpapadaloy ng paggulo sa myelin-free fibers ay naiiba sa myelin fibers dahil sa iba't ibang istraktura ng mga lamad. Sa myelin-free fibers, unti-unting sinasaklaw ng excitation ang mga katabing seksyon ng lamad ng axial cylinder at kaya kumakalat ito sa dulo ng axon. Ang bilis ng pagpapalaganap ng paggulo kasama ang hibla ay tinutukoy ng diameter nito.

Sa myelin-free nerve fibers, kung saan ang mga metabolic na proseso ay hindi nagbibigay ng mabilis na kabayaran para sa paggasta ng enerhiya para sa paggulo, ang pagpapalaganap ng paggulo na ito ay nagpapatuloy sa isang 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, dahil lalo na sa pagkakaroon ng myelin sheath at ang pagiging perpekto ng metabolismo sa nerve fiber, ang paggulo ay pumasa nang walang pamamasa, nang walang pagbaba. Ito ay pinadali ng pagkakaroon ng pantay na singil sa buong haba ng lamad at ang mabilis na pagbawi nito pagkatapos ng pagpasa ng paggulo.

Sa myelin fibers, ang paggulo ay sumasaklaw lamang sa mga lugar ng nodal interceptions, ibig sabihin, nilalampasan nito ang mga lugar na sakop ng myelin. Ang pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng hibla ay tinatawag maalat (paputol-putol). Sa nodal interceptions, ang bilang ng mga sodium channel ay umabot sa 12,000 kada 1 µm, na higit na malaki kaysa sa anumang bahagi ng fiber. Bilang resulta, ang mga nodal interception ay ang pinakanakakatuwa at nagbibigay ng mataas na rate ng pagpapadaloy 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 naaabala sa loob ng mahabang (maraming oras) na oras. Ito ay nagpapahiwatig ng mababang pagkapagod ng nerve fiber. Ito ay pinaniniwalaan na ang nerve fiber ay medyo hindi nakakapagod 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 pag-aaksaya ng enerhiya na nangyayari sa panahon ng pagpasa ng kaguluhan.

Sa sandali ng kaguluhan, ang enerhiya ng nerve fiber ay ginugugol sa gawain ng sodium-potassium pump. Lalo na ang malalaking paggasta ng enerhiya ay nangyayari sa mga interceptions ng Ranvier dahil sa mataas na density ng mga channel ng sodium-potassium dito.

Sina J. Erlanger at H. Gasser (1937) ang unang nag-uri-uri ng nerve fibers ps ng bilis ng paggulo. Ang iba't ibang bilis ng pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng mga hibla ng halo-halong nerve 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 pinakamataas na bilis ng pagpapadaloy (hanggang sa 120 m / s) ay nagtataglay ng mga hibla ng pangkat A 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 pagpapadaloy ng 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 kaguluhan na sumasama sa bawat isa sa kanila ay hindi ipinadala sa mga kalapit. Ang tampok na ito ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang nerve ay tinatawag ang batas ng isolated conduction of excitation sa isang hiwalay na nerve fiber. Ang posibilidad ng gayong pag-uugali ay may malaking kahalagahan sa pisyolohikal, dahil nagbibigay ito, halimbawa, ng paghihiwalay ng pag-urong ng bawat yunit ng neuromotor.

Ang kakayahan ng isang nerve fiber na magsagawa ng paggulo sa paghihiwalay ay dahil sa pagkakaroon ng mga lamad, pati na rin ang katotohanan na ang paglaban ng likido na pumupuno sa mga puwang ng interfiber ay mas mababa kaysa sa paglaban ng lamad ng hibla. Samakatuwid, ang kasalukuyang umaalis sa nasasabik na hibla ay itinapon sa likido at lumalabas na mahina upang pukawin ang mga kalapit na hibla. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagpapadaloy ng paggulo sa nerve ay hindi lamang ang anatomical na pagpapatuloy nito, kundi pati na rin ang integridad ng physiological nito. Sa anumang metal na konduktor, ang electric current ay dadaloy hangga't ang konduktor ay nagpapanatili ng pisikal na pagpapatuloy. Para sa 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 (pagbenda, pagbara sa novocaine, ammonia, atbp.), Ang pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng hibla ay hihinto. Ang isa pang katangian ng pag-aari ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang nerve fiber ay ang kakayahang magsagawa ng bilaterally. Ang paglalapat ng pangangati sa pagitan ng dalawang lead electrodes sa ibabaw ng hibla ay bubuo ng mga potensyal na elektrikal sa ilalim ng bawat isa sa kanila.

Talahanayan- Ang bilis ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang mga nerve fibers

Pangkat ng hibla	Diametro ng hibla, μm	Bilis ng pagsasagawa, m / s

18. Mga batas ng pagpapadaloy ng paggulo sa kahabaan ng mga ugat. Pag-uuri ng mga fibers ng nerve. Ang rate ng pagpapadaloy ng paggulo kasama ang mga nerve fibers, ang mga katangian ng edad nito.

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

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

Ang mga neuromuscular synapses ay nagbibigay ng pagpapadaloy ng paggulo mula sa nerve fiber hanggang sa kalamnan ng isa salamat sa mediator acetylcholine, na, kapag ang mga nerve endings ay nasasabik, pumasa sa synaptic cleft at kumikilos sa dulo ng plato ng fiber ng kalamnan.

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

Ang pagkamatagusin na ito ay posible dahil sa ang katunayan na bilang isang resulta ng depolarization ng presynaptic lamad nito kaltsyum channels bukas. Ang Ion Ca2 + 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. Kapag nasasabik, ang mga receptor ay nagbubukas ng isang channel ng protina na binuo sa lipid layer ng lamad. Sa pamamagitan ng bukas na channel, ang mga Na + ions ay tumagos sa selula ng kalamnan, na humahantong sa depolarization ng lamad ng selula ng kalamnan, bilang isang resulta kung saan ang tinatawag na potensyal na end-plate (EPP) ay bubuo. Dahil ang potensyal na ito ay karaniwang palaging nasa itaas ng threshold, nagdudulot 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 humiwalay sa mga receptor, at pangalawa, ang AChE ay hydrolyzed.

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 neuromuscular transmission.

Ang rate ng pagpapadaloy 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 membrane. , at ang pagbuo ng EPP.

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 interesado sa cytology at biochemistry. Ang iminungkahing elective course ay sumusuporta at nagpapalalim sa pangunahing kaalaman sa biology. Ang pag-aaral ng elective course ay makakatulong sa pagpili ng karagdagang edukasyon at propesyonal na aktibidad.

Ang kurso ay bubuo sa kaalaman at kasanayang nakuha ng mga mag-aaral sa pag-aaral ng biology. Sa kurso ng mga klase, ang mga mag-aaral ay inaasahang magkakaroon ng karanasan sa paghahanap ng impormasyon sa mga iminungkahing tanong. Pinagbubuti ng mga mag-aaral ang mga kasanayan sa paghahanda ng mga sanaysay, ulat, mensahe sa isang napiling paksa, at pagsasanay sa pamamaraan ng eksperimento.

Ang elective course ay idinisenyo para sa 35 na oras. Ang programa ay nagbibigay para sa pag-aaral ng mga teoretikal na isyu, 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 mga proseso.

Mga layunin ng kurso: ang pagbuo ng kakayahang kilalanin, ibunyag, gamitin ang koneksyon sa pagitan ng istraktura at pag-andar ng cell kapag isinasaalang-alang ang mga biological na proseso at phenomena; pagsasama-sama ng mga kasanayan at kakayahan na kinakailangan para sa gawaing laboratoryo; pag-akit sa 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; ang pagbuo ng mga kasanayan at kakayahan ng isang komprehensibong pag-unawa sa kaalaman sa biology.

Ang pangunahing konsepto ng kurso: ang paggamit ng pinagsamang diskarte sa pag-aaral ng 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 mikroskopyo at mga pamamaraan ng pagtatrabaho dito;
- ang mga probisyon ng teorya ng cell;
- ang 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;
- ang mga pangunahing bahagi at organelles ng cell;
- mga tampok na istruktura ng prokaryotic at eukaryotic cells;
- metabolic disorder ng mga protina, carbohydrates;
- ang halaga 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, litrato;
- upang gawin ang pinakasimpleng paghahanda para sa mikroskopikong pagsusuri;
- upang ayusin nang tama ang gawain sa laboratoryo;
- malayang nagtatrabaho sa karagdagang panitikan at gumamit ng mga modernong teknolohiya.

Ang artikulo ay nai-publish na may suporta ng elektronikong kurso ng paghahanda para sa pagsusulit sa matematika. Pinag-isang State Exam sa Mathematics, basic level at profile level. Mga video lecture, online na pagtatanghal at maginhawang pagsusulit upang maghanda para sa USE 2016. Mabilis at epektibong paghahanda para sa PAGGAMIT sa matematika para sa pagpasok sa mga nangungunang unibersidad sa Russia. Tumingin nang mas detalyado sa website, na matatagpuan sa: "exam-in-mathematics.online".

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

Aralin bilang 1. Panimula sa cell cytology. Ang cell ay isang kumpletong sistema. Ang kasaysayan ng pag-aaral ng mga selula. Ang mga gawain ng modernong cytology.

Aralin bilang 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 bilang 3 . Laboratory work No. 1."Microscope device at microscopy technique".

Paksa 2. Cell chemistry (8 h)

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

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

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

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

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

Aralin bilang 5 ... Ang mga karbohidrat ay ang pinaka-masaganang organikong bagay sa Earth. Ang ugnayan sa pagitan ng istraktura ng carbohydrates at biological function. Mga pathology na nauugnay sa kapansanan sa metabolismo ng karbohidrat sa katawan: mga antas ng asukal sa dugo sa mga normal na kondisyon at sa mga pathologies, hyper- at hypoglycemia, diabetes mellitus.

Aralin bilang 6 . Laboratory work No. 4. Ang pagtuklas ng mga carbohydrate sa mga biological na bagay.

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

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

Aralin bilang 8 ... Mga nucleic acid. Ang modelong Watson at Crick.

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

Aralin bilang 2 ... Ang cytoskeleton, ang mga bahagi at paggana nito sa iba't ibang uri ng mga selula.

Aralin bilang 3 ... Transportasyon ng lamad.

Aralin bilang 4 ... Endocytosis at function ng receptor ng lamad.

Aralin bilang 5-6 ... Mga organel ng lamad ng cell.

Aralin bilang 7-8. Mga non-membrane cell organelles. Prokaryotes at eukaryotes. Mga selulang eukaryotic ng hayop at halaman.

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

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

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

Paksa 4. Metabolismo (6 h)

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

Aralin bilang 2 ... Ang mitochondria ay ang mga power plant ng cell. Scheme ng biosynthesis ng ATP.

Aralin bilang 3 ... Ang mekanismo ng photosynthesis. Chemosynthesis.

Aralin bilang 4 ... Biosynthesis ng protina. Istraktura ng gene. Transkripsyon.

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

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

Paksa 5. Nuclear apparatus at cell reproduction (6 h)

Aralin bilang 1 ... Ang konsepto ng chromatin. Ang nucleus ng isang eukaryotic cell. Karyoplasm.

Aralin bilang 2 ... Siklo ng buhay ng cell. Pagpaparami ng cell.

Aralin bilang 3 ... Ang konsepto ng stem cell.

Aralin bilang 4 ... Pagtanda ng cell at kamatayan. Necrosis at apoptosis. ulang.

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

Aralin bilang 6 ... Seminar.

Paksa 6. Cell evolution (2 oras)

Aralin bilang 1–2 ... Ang teorya ng ebolusyon ng prokaryotes at eukaryotes. Pangwakas na kumperensya "Pangunahing yugto ng biyolohikal na ebolusyon".

Laboratory work No. 1. "Device ng isang light microscope at microscopy technique"

Layunin: upang makabisado ang pamamaraan ng mikroskopya at paghahanda ng mga pansamantalang paghahanda ng mikroskopyo batay sa kaalaman sa aparato ng isang light microscope. Basahin ang mga patakaran para sa disenyo ng gawaing laboratoryo.

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

Pag-unlad

Suriin ang mga pangunahing bahagi ng mikroskopyo: mekanikal, optical at ilaw.

Ang mekanikal na bahagi ay kinabibilangan ng: isang tripod, isang entablado, isang tubo, isang rebolber, macro- at micrometric 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 manggas na nakapaloob na sistema ng lens. Sa pamamagitan ng numero sa itaas na ibabaw ng eyepiece, mahuhusgahan ng isa ang magnification factor (× 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 puwang ng lens. Lens - isang sistema ng mga lente, mayroon silang iba't ibang magnification. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng isang mababang magnification lens (× 8), isang mataas na magnification lens (× 40), at isang immersion lens para sa pag-aaral ng maliliit na bagay (× 90). Ang kabuuang pagpapalaki ng mikroskopyo ay katumbas ng pagpapalaki ng eyepiece na pinarami ng pagpapalaki 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. Mayroon itong dalawang lens. Ang isang espesyal na tornilyo ay ginagamit upang ilipat ang condenser. Kapag ang condenser ay binabaan, ang pag-iilaw ay bumababa, kapag ito ay nakataas, ito ay tumataas. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng posisyon ng mga diaphragm plate, gamit ang isang espesyal na knob, maaari mo ring ayusin ang pag-iilaw.

Pagsasanay: i-sketch ang mikroskopyo at markahan ang mga bahagi nito.

Mga panuntunan para sa pagtatrabaho sa isang mikroskopyo

1. I-set up ang mikroskopyo gamit ang isang tripod patungo sa iyo, na may isang entablado ang layo mula sa iyo.

2. Ilagay ang lens ng mababang magnification sa posisyong nagtatrabaho.

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

4. Ilagay ang inihandang ispesimen sa entablado (cover slip na nakaharap pataas) upang ito ay nasa gitna ng pagbubukas ng entablado.

5. Sa ilalim ng visual na kontrol (hindi tumingin sa eyepiece, ngunit mula sa gilid), dahan-dahang ibababa ang tubo gamit ang isang macroscrew upang ang layunin ay nasa layo na 2 mm mula sa ispesimen.

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

7. Upang magpatuloy sa pagsusuri ng bagay sa isang mataas na pag-magnify ng mikroskopyo, kinakailangan na isentro ang ispesimen, ibig sabihin. ilagay ang bagay sa gitna ng field of view.

8. Pag-ikot ng revolver, ilipat ang layunin ng mataas na magnification sa posisyon ng pagtatrabaho.

9. Ibaba ang tubo sa ilalim ng visual na kontrol hanggang sa halos mahawakan nito ang paghahanda.

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

11. Gumamit ng microscopic screw para sa fine focusing.

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

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

Pansamantalang paraan ng paghahanda

1. Kumuha ng microscope slide, hawak ito sa gilid ng gilid, at ilagay ito sa mesa.

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

3. Maglagay ng cover slip sa microscope slide. Alisin ang labis na tubig gamit ang isang piraso ng filter na papel.

4. Isaalang-alang ang tapos na produkto.

5. I-sketch sa album kung paano tumitingin ang mga hibla ng cotton sa mababa at mataas na paglaki.

Microscopic na pagsusuri ng protozoa

Mula sa isang akwaryum na hindi pa nalilinis sa mahabang panahon, kumuha ng isang patak kasama ang isang sanga ng isang halaman o isang dahon ng duckweed at suriin ito sa ilalim ng mikroskopyo sa mababang paglaki. Karaniwan, ang iba't ibang mga protozoa ay nakikita: ciliates, tsinelas, amoeba - malayang pamumuhay at nakakabit sa algae (suvoys). Ang tubig ay maaari ding maglaman ng mga multicellular organism - maliliit na bulate at crustacean (cyclops, daphnia). Habang tinitingnan ang gamot na ito, maaari kang magsanay sa pagpuntirya ng mikroskopyo sa mga gumagalaw na bagay.

Mga panuntunan sa disenyo ng trabaho sa laboratoryo

Ang isang kinakailangang elemento ng mikroskopikong pag-aaral ng isang bagay ay ang pag-sketch nito sa isang album. Para magawa ito, kailangan mong magkaroon ng 21x30 cm na album at mga lapis (plain at colored). Ang isang kuwaderno ay kinakailangan upang magtala ng tekstong materyal at magsagawa ng mga diagram.

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

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

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

4. Ang pagguhit ay dapat na maipakita nang tama ang 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 kailangang alisin ang iyong mga mata sa mikroskopyo, ngunit ilipat lamang ang iyong pansin mula sa bagay patungo sa pagguhit (kailangan mong matutunan ito).

6. Para sa bawat figure kinakailangan na magbigay ng pagtatalaga ng mga bahagi. Ang lahat ng mga label ay dapat na parallel sa isa't isa. Ang mga arrow ay inilalagay sa mga indibidwal na bahagi ng bagay, ang pangalan ng bahagi ng bagay ay nakasulat sa tapat ng bawat isa.

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

Layunin: upang patunayan ang catalytic na pagkilos ng mga protina ng enzyme, upang 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 sa sodium hydroxide, 2% na solusyon sa sucrose, 0.2% na solusyon sa hydrochloric acid, solusyon sa laway na diluted sa 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 ni Trommer (isang husay na reaksyon sa glucose). Ang unhydrolyzed starch ay nagbibigay ng asul na mantsa 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 sa laway sa test tube No. 2 at ilagay ito sa thermostat sa loob ng 20 minuto,

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

5. Magdagdag ng 1 patak ng 1% na solusyon ng yodo sa potassium iodide sa isa sa mga tubo, sa isa pa - 1 patak ng 5% na solusyon ng tansong sulpate at 4 na patak ng 10% na solusyon ng sodium hydroxide at dahan-dahang painitin ang test tube na ito. sa isang pigsa.

6. Ulitin ang parehong sa mga nilalaman ng tubo No. 2.

Sa pagkakaroon ng tubig, ang hydrolysis ng almirol ay hindi nangyayari, at ang isang asul na kulay ng almirol ay dapat lumitaw sa reaksyon sa yodo, 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, at sa reaksyon ng Trommer, ito ay unang nagiging dilaw (CuOH formation) at pagkatapos ay brick red (Cu (OH) 2 formation).

2. Pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme

Ang bawat enzyme ay kumikilos lamang sa isang substansiya o isang 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 sucrose lamang sa sucrose.

1. Paghahanda ng solusyon sa 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 sinala 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 38–40 ° С sa loob ng 15 minuto.

Sa mga nilalaman ng lahat ng apat na tubo, magsagawa ng mga reaksyon sa yodo at Trommer. 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 nakitang pagkilos ng enzyme at bakit.

3. Ang impluwensya ng pH ng daluyan sa aktibidad ng mga 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 medium 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, ihalo. Kumuha ng 1 ml ng pinaghalong mula sa test tube No. 1 at ilipat 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 itapon. Kumuha kami ng media na may iba't ibang mga 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 tubo (tingnan sa itaas). Iling ang mga tubo at ilagay sa thermostat sa 37 ° C sa loob ng 15 min.

Pagkatapos ng paglamig, magdagdag ng isang patak ng 1% na iodine solution sa potassium iodide sa lahat ng test tubes. 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, ibig sabihin. sa ilalim ng mga kondisyon na pinakamainam para sa pagkilos ng amylase.

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

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

Kagamitan: test tube rack, pipette, paliguan ng tubig, dropper; solusyon sa puti ng itlog; 10% NaOH solution, 1% copper sulfate solution, 0.5% aqueous ninhydrin solution; nitric acid (puro).

Pag-unlad

1. Biuret reaction upang matukoy ang mga peptide bond.

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

Magdagdag ng 5 patak ng 10% egg white solution sa isang test tube (ang protina ay sinasala sa pamamagitan ng cheesecloth, pagkatapos ay diluted na may distilled water 1:10), tatlong patak ng 10% sodium hydroxide solution at 1 drop ng 1% copper sulfate solusyon at halo.

Ang mga nilalaman ng tubo ay nagiging 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. Xanthoprotein reaction (Greek. xantos- dilaw). Sa tulong ng reaksyong ito, ang mga amino acid na naglalaman ng mga singsing ng benzene (tryptophan, tyrosine, atbp.) Ay matatagpuan 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 orange na kulay (ito ay nauugnay sa pagbuo ng sodium salt ng cyclic nitro compounds).

Mga kristal sa mga selula ng halaman

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

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

Kagamitan: isang 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 solusyon ng potassium iodide); 1% na alkohol na solusyon ng naphthol, 1% na alkohol na solusyon 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% na solusyon sa almirol at isang patak ng 1% na solusyon sa yodo sa potassium iodide sa test tube. Ang mga nilalaman ng tubo ay nagiging 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 matatagpuan.

Magdagdag ng 10 patak ng 1% sucrose solution sa dalawang test tubes. Magdagdag ng 3 patak ng 1% na solusyon sa alkohol ng naphthol sa isang tubo. 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 obserbahan ang violet staining sa isang test tube na may naphthol at pula 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, 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: patunayan ang pagkakaroon ng mga lipid sa mga biological na bagay.

Kagamitan: isang rack na may mga test tube, isang paliguan ng tubig, isang pipette, mga baso ng baso, mga 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, ay bahagi ng mga lamad ng cell, na bumubuo sa karamihan ng tisyu ng utak. Ang lecithin ay hindi natutunaw sa tubig at acetone, ngunit ito ay natutunaw nang maayos 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 para sa isang 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. Kailangan mong gamitin ito kaagad.

Magdagdag ng 10 patak ng acetone sa isang tuyong test tube at magdagdag ng alcoholic solution ng lecithin dropwise. Ang isang puting precipitate ay nabuo.

2. Pagtuklas ng kolesterol.

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

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 hangganan ng mga likido.

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

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

Kagamitan: isang rack na may mga test tube, isang mortar na may pestle, glass powder o hugasan na buhangin, crystallizer, pagsukat ng mga cylinder na 50 ml at 300 ml, mga pipette na may kapasidad na 1 ml, mga kahoy na stick na may mga notches, paliguan ng tubig, gasa para sa pag-filter; 5% sodium chloride solution (naglalaman ng 0.04% trisubstituted 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 tissue ng spleen (liver).

Ang pamamaraan ay batay sa kakayahan ng DNP na matunaw sa mga solusyon sa asin na may mataas na lakas ng ionic at mag-precipitate 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 (mga 40 ml ng solusyon ang natupok sa kabuuan) sa loob ng 12-15 minuto.

I-filter ang nagresultang malapot na solusyon sa pamamagitan ng dalawang layer ng gauze sa isang crystallizer. Gumamit ng silindro para sukatin ang anim na beses (kaugnay ng filtrate) na dami ng distilled water at dahan-dahang hinahalo gamit ang isang kahoy na stick, ibuhos sa filtrate. Ang nabuo na mga thread ng DNP ay nasugatan 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 kasama sa DNA ng deoxyribonucleoproteins, upang bumuo ng mga asul na compound na may diphenylamine kapag pinainit sa isang daluyan 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 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 ng istraktura ng mga cell ng prokaryotes at eukaryotes"

Layunin: sa batayan ng pag-aaral ng mga selula ng bakterya (prokaryotes), halaman at hayop (eukaryotes), upang matuklasan ang mga pangunahing tampok ng pagkakatulad sa istraktura 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 sa tinta; fuchsin, methylene blue solution, mga piraso ng karne, isda o puti ng itlog, mga sibuyas; talahanayan ng istraktura ng mga selula ng bacterial, halaman at hayop.

Pag-unlad

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

Gumiling ng isang maliit na halaga ng materyal at ilagay sa isang prasko, magdagdag ng tisa sa dulo ng isang scalpel. Ibuhos ang 2/3 ng dami ng tubig. Panatilihing mainit ang prasko na may pagbubuhos (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. Isaalang-alang ang gamot gamit ang isang × 40 lens, ngunit maaari mong subukan at × 90 (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. Mag-sketch ng bacteria 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. Sa loob mayroong isang manipis na pelikula na dapat alisin at putulin. Maglagay ng isang piraso ng pelikula sa isang glass slide, pipette ng isang solusyon ng yodo, tumulo sa pelikula, takpan ng isang takip na baso.

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 bilugan na nuclei sa mga selula ay may kulay na dilaw na may yodo.

7. Ilipat ang mikroskopyo sa mataas na magnification at hanapin ang cell wall. Sa nucleus 1-2 nucleoli ay makikita, 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. Mag-sketch ng ilang mga cell. Italaga: sobre, cytoplasm, nucleus, vacuoles (kung nakikita).

9. Sa tapos na paghahanda, suriin ang mga selula ng hayop, sketch. Dapat ipahiwatig ng figure: shell, cytoplasm, nucleus.

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

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

Layunin: upang ipakita na ang cell lamad ay may pumipili na pagkamatagusin, upang ipakita ang papel ng lamad sa proseso ng phagocytosis at pinocytosis, at din upang makilala ang plasmolysis ng cell - ang proseso ng paghihiwalay ng protoplast (mga nilalaman ng cell) mula sa mga pader ng cell.

Kagamitan: microscope, coverslips at slides, scalpels, dissecting needles, filter paper, pipettes, 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, amoebas 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 mga selula ay makikita, na nagpapahiwatig ng pagkamatagusin ng lamad ng cell. Sa kasong ito, ang tubig mula sa cell ay inilabas sa kapaligiran.

2. Ilipat ang mga cell sa isang patak ng distilled water o kunin 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 tumatanggap sila ng tubig.

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

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 sandali, nabuo ang mga bula, protrusions, tubules sa ibabaw ng amoebas. Parang "kumukulo" ang ibabaw ng amoeba. Sinamahan ito ng matinding paggalaw ng likido sa ibabaw ng lamad. Ang mga patak ng likido ay napapalibutan ng mga cytoplasmic protrusions, na pagkatapos ay magsasara. Kung minsan ay biglang lumilitaw ang mga pinocytic vesicle. Iminumungkahi nito na ang mga likidong patak, kasama ang mga sangkap na natunaw dito, ay mabilis na nakuha. 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.

Maglagay ng kaunting mascara sa isang patak ng likidong naglalaman ng amoeba. Ihanda ang gamot. Pagkaraan ng ilang sandali, ang mga amoeba ay nagsimulang dahan-dahang lumipat patungo sa mga butil ng bangkay, na naglalabas ng mga pseudopodia (pseudopods). Ang mga butil ng bangkay ay nakakabit sa ibabaw ng pseudopodia, na napapalibutan ng mga ito, at pagkaraan ng ilang sandali ay nahuhulog sa cytoplasm. Sa ilalim ng mikroskopyo, ang phenomenon ng phagocytosis sa amoeba ay sinusunod.

Panitikan para sa guro

1. Welsh U., Storch F. Panimula sa Cytology. Pagsasalin mula dito. - M .: Mir, 1986.
2. A.A. Zavarzin at iba pa. Cell biology. - SPb .: Publishing house ng SPbSU, 1992.
3. Swenson K., Webster P.- M .: Mir, 1982.
4. Lamb M. Ang biology ng pagtanda. - M .: Mir, 1980.
5. A.A. Markosyan Pisyolohiya. - M .: Medisina, 1968.
6. Lieberman 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. Isang paglalakbay sa mundo ng isang buhay na cell. - M .: Mir, 1982.
3. Lieberman E.A. Buhay na selda. - M .: Mir, 1987.
4. Kemp P., Arms K. Panimula sa Biology. - M .: Mir, 1988.

Panimula 2

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

2. Pangkalahatang konsepto ng permeability 4

3. Transport ng mga molecule 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 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 papunta o mula sa 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 selective permeability, i.e. ang kakayahang pumasa sa ilang mga sangkap at hindi pumasa sa iba. Ang mga nonpolar molecule na may mababang molekular na timbang (oxygen, nitrogen, benzene) ay pinakamadaling dumaan sa lipid bilayer. Ang mga 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 pumasa sa isang kapansin-pansing bilis sa lipid bilayer. 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 panloob na bahagi nito ay hydrophobic. Kaya, para sa tubig, ang koepisyent ng permeability (cm / s) ay tungkol sa 10-2, para sa gliserin - 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 dahil sa channel proteins o carrier proteins. Kaya, sa mga lamad ng mga cell ay may 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 carrier protein para sa glucose, iba't ibang grupo ng mga amino acid at maraming mga ions. Aktibo at pasibo na transportasyon.

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

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

Kasama sa mga cell membrane ang plasmolemma, karyolemma, mitochondrial membranes, EPS, Golgi apparatus, lysosomes, 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 isang likas na lipoprotein (mga lipid sa isang complex na may 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 ay matatagpuan sa maraming lamad (5-10%).

Ang plasma membrane ay pumapalibot sa bawat cell, tinutukoy ang laki nito at tinitiyak na ang pagkakaiba sa pagitan ng mga nilalaman ng cell at ang panlabas na kapaligiran ay pinananatili. 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 labas. Sa wakas, ang lamad ay may pananagutan para sa pang-unawa ng mga panlabas na signal, pinapayagan ang cell na tumugon sa mga panlabas na pagbabago. Ang lahat ng biological membrane ay mga ensemble ng mga molekula ng lipid at protina na pinagsasama-sama ng mga non-covalent na pakikipag-ugnayan.

Ang batayan ng anumang molekular na lamad ay nabuo ng mga molekulang lipid na bumubuo ng isang bilayer. Kabilang sa mga lipid ang isang malaking grupo ng mga organikong sangkap na may mahinang tubig na solubility (hydrophobicity) at mahusay na solubility sa mga organikong solvents at fats (lipophility). Ang komposisyon ng mga lipid sa iba't ibang mga lamad ay hindi pareho. Halimbawa, ang lamad ng plasma, sa kaibahan sa 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 mga phospholipid (glycerophosphatides), sphingomyelins at, mula sa mga steroid lipid, kolesterol.

Ang isang tampok ng mga lipid ay ang paghihiwalay ng kanilang mga molekula sa dalawang magkaibang bahagi na gumagana: hydrophobic, non-polar, walang bayad ("mga buntot"), na binubuo ng mga fatty acid, at hydrophilic, na sinisingil na mga polar na "ulo". 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 Bilayer ay isang espesyal na pag-aari ng mga molekula ng lipid at natanto kahit sa labas ng cell. Ang pinakamahalagang katangian ng bilayer: ang kakayahang mag-self-assembly - pagkalikido - kawalaan ng simetrya.

2. Pangkalahatang konsepto ng permeability.

Pagkilala sa mga lamad, vascular wall at epithelial cells, 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 binibigyan ng mga pores ng lamad, ang P. para sa mga mababang molekular na sangkap (halimbawa, mga ions) ay binibigyan ng mga tiyak na istruktura ng lamad na may partisipasyon ng mga molekula ng carrier.

3. Transport ng mga molecule sa buong lamad.

Dahil ang loob ng lipid layer ay hydrophobic, ito ay bumubuo ng 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, gayunpaman, dahil dito, ang cell ay pinilit na lumikha ng mga espesyal na mekanismo para sa transportasyon ng mga sangkap na nalulusaw sa tubig sa pamamagitan ng 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.

Sa mga cell, mayroon ding mga mekanismo para sa paglipat ng mga macromolecules (protina) at kahit na malalaking particle sa buong lamad. Ang proseso ng pagsipsip ng mga macromolecule ng isang cell ay tinatawag na endocytosis. Sa mga pangkalahatang termino, ang mekanismo ng kurso nito ay ang mga sumusunod: ang mga lokal na lugar ng lamad ng plasma ay nag-invaginate at malapit, na bumubuo ng isang endocytic vesicle, kung gayon ang hinihigop na particle ay karaniwang pumapasok sa lysosome at sumasailalim sa pagkasira.

3.1 Pagsasabog (Latin diffusio - pagkalat, pagkalat, pagkalat) - ang proseso ng paglipat ng bagay o enerhiya mula sa isang lugar na may mataas na konsentrasyon 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 sandali). Ang isa pang halimbawa ay nauugnay sa isang solidong katawan: kung ang isang dulo ng baras ay pinainit o may kuryente, ang init (o, nang 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 synthetic na 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 sugar cube ay ibinaba sa ilalim ng isang baso ng tubig at ang tubig ay hindi hinalo, pagkatapos ay ilang linggo ang lilipas bago ang solusyon ay maging homogenous. Ang pagsasabog ng isang solid patungo 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 diffusion rate 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 bawat sentimetro ay 10 ° C sa halip na 5 ° C. Ang diffusion rate 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 isang daloy ng mga electric charge - electrical conductivity. Ang dami ng bagay na nagkakalat sa loob ng isang takdang panahon at ang distansyang nilakbay ng diffusing matter 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 diffusion rate ay samakatuwid ay proporsyonal sa average na molecular velocity. Sa kaso ng mga gas, ang average na bilis ng maliliit na molekula ay mas mataas, ibig sabihin, ito ay inversely proportional sa square root ng molecular mass at tumataas sa pagtaas ng temperatura. Ang mga proseso ng pagsasabog sa mga solido sa mataas na temperatura ay kadalasang ginagamit sa pagsasanay. Halimbawa, ang ilang uri ng cathode ray tubes (CRTs) ay gumagamit ng metallic thorium na diffused sa pamamagitan ng metallic tungsten sa 2000 ° C.

3.2 Fick's equation

Sa karamihan ng mga praktikal na kaso, sa halip na potensyal na kemikal, ginagamit ang konsentrasyon C. Ang direktang pagpapalit ng µ ng C ay nagiging mali sa kaso ng mataas na konsentrasyon, dahil ang potensyal ng kemikal ay nauugnay sa konsentrasyon ayon sa batas ng logarithmic. Kung hindi mo isinasaalang-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 Adolf Fick ay isang German physiologist na nagtatag ng mga batas ng diffusion noong 1855). Ang pangalawang batas ni Fick ay nag-uugnay sa spatial at temporal na pagbabago sa konsentrasyon (diffusion equation):

Ang diffusion coefficient D ay nakasalalay sa temperatura. Sa ilang mga kaso, sa isang malawak na hanay ng temperatura, ang pag-asa na ito ay ang 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 tissue ng tao.

3.3 Passive na transportasyon

Ang passive transport ay ang paglipat ng mga sangkap mula sa mga lugar na may mataas na halaga ng 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 kakaunti ang bumubuo ng mga hydrogen bond, mas mabilis itong kumalat sa lamad. Kaya, mas maliit ang molekula at mas nalulusaw sa taba (hydrophobic o non-polar) ito, mas mabilis itong tumagos sa lamad. Ang pagsasabog ng mga sangkap sa pamamagitan ng lipid bilayer ay sanhi ng gradient ng konsentrasyon sa lamad. Sa pamamagitan ng mga pores ng lipid at protina, ang mga molekula ng mga sangkap na hindi matutunaw sa lipid at mga hydrated ions na natutunaw sa tubig (na napapalibutan ng mga molekula ng tubig) ay tumagos sa lamad. Ang maliliit na non-polar molecule ay madaling natutunaw at mabilis na nagkakalat. Ang mga uncharged polar molecule sa maliliit na laki ay natutunaw din at nagkakalat.

Mahalaga na ang tubig ay napakabilis na tumagos 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 nangingibabaw na paggalaw ng mga molekula ng tubig sa pamamagitan ng mga semi-permeable na lamad (impermeable sa isang solute at permeable sa tubig) mula sa mga lugar na may mas mababang konsentrasyon ng isang solute patungo sa mga lugar na may mas mataas na konsentrasyon. Ang Osmosis ay mahalagang isang 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. Ang Osmosis ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa maraming biological phenomena. Ang kababalaghan ng osmosis ay nagdudulot ng hemolysis ng mga erythrocytes sa mga solusyon sa hypotonic.

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

3.3.1 Mga pagkakaiba sa pagitan ng pinadali at simpleng pagsasabog:

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: na may pagtaas ng konsentrasyon sa isang bahagi ng lamad, ang density ng flux ng sangkap ay tumataas lamang hanggang sa isang tiyak na limitasyon, kapag ang lahat ng mga molekula ng carrier ay nasasakop na;

3) na may pinadali na pagsasabog, mayroong isang kumpetisyon ng mga inilipat na sangkap sa mga kasong iyon kapag ang iba't ibang mga sangkap ay inilipat ng carrier; sa parehong oras, ang ilang mga sangkap ay mas mahusay na disimulado kaysa sa iba, at ang pagdaragdag ng ilang mga sangkap ay nagpapahirap sa transportasyon ng iba; kaya mula sa sugars glucose ay mas mahusay na disimulado kaysa fructose, fructose ay mas mahusay kaysa sa xylose, at xylose ay mas mahusay kaysa sa arabinose at. atbp.;

4) may mga sangkap na humaharang sa pinadali na pagsasabog - bumubuo sila ng isang malakas na kumplikadong may mga molekula ng carrier, halimbawa, pinipigilan ng phloridzin ang transportasyon ng mga asukal sa buong 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 nagpapahintulot sa 1 cm³ / s ng likido o gas na may lagkit na 1 cn (mPa · s) na dumaloy sa ilalim ng pressure gradient na 1 atm / cm, na kumikilos sa isang lugar na 1 cm². 1 millidarcy (mD) ay katumbas ng 0.001 Darcy.

Sa mga unit ng SI, ang 1 Darcy ay katumbas ng 9.869233 × 10-13m² o 0.9869233 µm². Ang conversion na ito ay karaniwang tinatantya bilang 1 µm². Dapat tandaan na ang bilang na ito, ang kabaligtaran ng 1.013250, ay ang conversion factor mula sa mga atmospheres patungo sa mga bar.

Transport sa 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 na may paggasta ng enerhiya, na kadalasang ibinibigay sa panahon ng hydrolysis ng ATP. Ang ganitong uri ng transportasyon ay isinasagawa laban sa gradient ng konsentrasyon ng dala na sangkap at tinatawag na aktibong transportasyon.

Symport, 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 carrier na ito:

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 nagpapatupad, halimbawa, ng isang channel ng sodium na umaasa sa boltahe kung saan ang mga sodium ions ay lumipat sa cell sa panahon ng pagbuo ng potensyal na aksyon.

Ang sintomas ay isinasagawa ng isang transporter ng glucose na matatagpuan sa panlabas (nakaharap sa lumen ng bituka) na bahagi ng mga selula ng epithelium 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 isang electrochemical gradient, na, naman, ay nilikha ng hydrolysis ng ATP na may sodium-potassium ATPase.

Ang antiport ay isinasagawa, halimbawa, sa pamamagitan ng sodium-potassium ATPase (o sodium-dependent ATPase). Naglilipat 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 carrier na ito ay nakakabit ng tatlong Na + ions sa panloob na bahagi ng lamad. Binabago ng mga ion na ito ang conformation ng aktibong sentro 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 carrier mula sa panloob na bahagi ng lamad.

Ang inilabas na enerhiya ay ginugol sa pagbabago ng ATPase conformation, pagkatapos kung saan ang tatlong Na + ions at isang ion (phosphate) ay lilitaw sa panlabas na bahagi ng lamad. Dito, ang Na + ions ay nahati at pinalitan ng dalawang K + ions. Pagkatapos ay ang conformation ng carrier ay nagbabago sa orihinal, at ang mga K + ions ay lilitaw sa panloob na bahagi ng lamad. Dito, ang mga K + ions ay nahahati, at ang carrier ay muling handa para sa trabaho.

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

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

2) "Nagpapalabas" ng Na + ions at nagdaragdag ng dalawang K + ions mula sa panlabas na kapaligiran.

3) Tinatanggal ang pospeyt, itinapon ang dalawang K + ions sa cell

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

6. Ang istraktura at pag-andar ng mga channel ng ion.

Ipinapalagay ng nasasabik na modelo ng lamad ang regulated na transportasyon ng potassium at sodium ions sa buong lamad. Gayunpaman, ang direktang paglipat ng ion sa pamamagitan ng lipid bilayer ay napakahirap; samakatuwid, 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 mga batayan upang maniwala na ang lamad ay dapat maglaman ng ilang mga espesyal na istruktura - mga conducting ions.

Ang ganitong mga istraktura ay natagpuan at pinangalanang mga channel ng ion. Ang mga naturang channel ay nakahiwalay sa iba't ibang bagay: ang plasma membrane ng mga cell, ang postsynaptic membrane ng mga selula ng kalamnan, at iba pang mga bagay. Ang mga antibiotic ion channel ay kilala rin.

Mga pangunahing katangian ng mga channel ng ion:

1) selectivity;

2) ang kalayaan ng gawain ng mga indibidwal na channel;

3) discrete na katangian ng conductivity;

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

Isaalang-alang natin ang mga ito sa pagkakasunud-sunod.

1. Selectivity ay ang kakayahan ng mga channel ng ion na pumili ng mga ion ng anumang isang uri.

Kahit na sa mga unang eksperimento sa squid axon, natagpuan na ang sodium at potassium ions ay may iba't ibang epekto sa potensyal ng lamad. Binabago ng mga potassium ions ang potensyal ng pahinga, at binabago ng mga sodium ions ang potensyal ng pagkilos.

Ipinakita ng mga sukat na ang mga channel ng ion ay ganap na pumipili sa mga cation (mga channel na pumipili ng cation) o sa mga anion (mga channel na pumipili ng anion). 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 potassium current 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 gawain ng mga indibidwal na channel. Ang pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang channel ng ion ay hindi nakasalalay sa 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 bawat isa ay nangyayari nang hindi direkta: ang pagbabago sa mga permeabilities ng anumang mga channel (halimbawa, sodium) ay nagbabago sa potensyal ng lamad, at nakakaapekto na ito sa conductivity ng iba pang mga channel ng ion.

3. Discrete na katangian ng conductivity ng ion channel. Ang mga ionic channel ay isang subunit complex ng mga protina na tumatagos 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 radioactively na may label na 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 isang kilalang lugar ay naging posible upang ipakita na mayroong mga 500 sodium channel sa 1 μm ng pusit axon. Ito ay unang natuklasan noong 1962 sa mga pag-aaral ng conductivity ng bilayer lipid membranes (BLM) kapag ang mga microquantity ng isang partikular na substance na nag-udyok sa paggulo ay idinagdag sa solusyon na naghuhugas ng lamad. Ang isang pare-parehong boltahe ay inilapat sa BLM at ang kasalukuyang ay naitala. Ang pag-record ng kasalukuyang sa oras ay may 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 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 istatistikal na batas. Hindi masasabi na ang ion channel na ito ay magbubukas nang eksakto sa sandaling ito sa oras. Maaari lamang gumawa ng isang pahayag tungkol sa posibilidad ng pagbubukas ng channel sa isang tiyak na agwat ng oras.

Ang mga ionic na channel ay naglalarawan ng mga katangiang tagal ng buhay ng bukas at saradong mga estado.

4. Pag-asa ng mga parameter ng channel sa potensyal ng lamad. Ang mga ionic channel ng nerve fibers ay sensitibo sa potensyal ng lamad, halimbawa, ang sodium at potassium channels 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 bilang mga 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 magnitude ng puwersang kumikilos dito, bilang isang resulta, ang bahaging ito ng channel ng ion ay gumagalaw at nagbabago ang posibilidad ng pagbubukas o pagsasara ng "mga tarangkahan" - isang uri ng mga damper na kumikilos ayon sa "lahat o wala" batas.

Istraktura ng ion channel

Ang ion-selective channel ay binubuo ng mga sumusunod na bahagi ng isang bahagi ng protina na nakalubog sa isang bilayer na may istraktura ng subunit; isang pumipili na filter na nabuo sa pamamagitan 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 lamang na dumaan; bahagi ng gate.

Ang "gate" ng ion channel ay kinokontrol ng potensyal ng lamad at maaaring pareho sa closed state (dashed line) at sa open state (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 pumipili na filter.

Kung ang ion ay "magkasya" sa diameter, pagkatapos ay ibinabagsak nito ang hydration shell at dumulas sa kabilang panig ng channel ng ion. Kung ang ion ay masyadong malaki ang diyametro, tulad ng tetraethylammonium, hindi ito makakadaan sa filter at hindi makakalagpas 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 isang "angkop" na ion, ang itinapon na tubig ay pinalitan ng mga bono na may mga atomo ng oxygen na matatagpuan sa filter, para sa isang "hindi angkop" na ion, ang steric na sulat ay mas malala. Samakatuwid, mas mahirap para sa kanya na dumaan sa filter at mas mababa ang conductivity ng channel para sa kanya.

Ang mga blocker ng Ion channel ay hindi maaaring dumaan dito, na natigil sa filter, o, kung ito ay malalaking molekula tulad ng TTX, sila ay direktang tumutugma sa anumang 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 tumatagos sa lipid bilayer, na maaaring nasa ilang discrete na estado. Ang mga katangian ng mga channel na pumipili para sa potassium, sodium, at calcium ions ay maaaring depende sa iba't ibang paraan sa potensyal ng lamad, na tumutukoy sa dinamika ng potensyal na pagkilos sa lamad, pati na rin ang mga pagkakaiba sa gayong mga potensyal 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 rehiyon na may mas mataas na konsentrasyon sa isang rehiyon na may isang mas mababang isa 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 lamad ay pangunahing nakasalalay sa laki ng mga molekula at ang kanilang kamag-anak na solubility sa mga taba.

Ang maliliit na non-polar molecule gaya ng O2, steroid, thyroid hormone, at fatty acid ay pinakamadaling dumaan sa pamamagitan ng 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. Para sa lahat ng sinisingil na molekula, anuman ang laki, ang lipid membrane ay hindi natatagusan.

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 piling nakikipag-ugnayan. na may ilang mga ligand, pinapadali ang kanilang paglipat sa pamamagitan ng lamad (facilitated diffusion).

Bilang karagdagan sa passive na transportasyon ng mga sangkap, may mga protina sa mga cell na aktibong pump ng ilang mga sangkap na natunaw sa tubig laban sa kanilang gradient, i.e. mula sa mas mababang konsentrasyon hanggang sa mas malaki. 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 ng panloob na bahagi ay nagpapakita ng mga makabuluhang paghihirap. Si P. G. Kostyuk ay bumuo ng isang paraan ng intracellular dialysis, na nagbibigay-daan sa pag-aaral ng 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 binuksan sa extracellular space ay naiiba sa mga functional na katangian nito mula sa bahagi ng channel na nakaharap sa intracellular na kapaligiran.

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

Ang selectivity, o selectivity, ng channel ay ibinibigay ng espesyal na istraktura ng protina nito. Karamihan sa mga channel ay kinokontrol ng kuryente, ibig sabihin, ang kanilang kakayahang magsagawa ng mga ions ay nakasalalay sa halaga ng potensyal ng lamad. Ang channel ay heterogenous sa mga functional na katangian nito, lalo na para 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 density ng substance flux sa panahon ng diffusion ay nakadirekta sa pagbaba ng density, D ay ang diffusion coefficient. Ang formula ay 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 Adolf 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 ng isang bahagi ng protina na nakalubog sa isang bilayer na may istraktura ng subunit; isang pumipili na filter na nabuo sa pamamagitan 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 lamang na dumaan; bahagi ng gate. Ito ang 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, EF Kotovsky at iba pa. Histology. M.

4. Fillipovich Yu.B. Mga Batayan ng Biochemistry. M., Higher School, 1985 Diffusion

5. Basniev KS, Kochina NI, Maksimov MV Underground hydromechanics. // M .: Nedra, 1993, p. 41-43

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

Layunin: ipakita na ang cell lamad ay may selective permeability. Ipakita ang papel ng lamad sa proseso ng phagocytosis at pinocytosis.

Kagamitan: microscope, coverslips at slides, scalpels, dissecting needles, tasa para sa tubig at mga solusyon, filter na papel, pipette, tinta. Kultura ng ciliates, amoebas, dahon ng elodea. NaCl o KCl solutions, CaCl o MgCl solutions, 2% albumin solution, 10% NaCl solution, distilled water.

Pag-unlad:

1. Ilagay ang mga ciliates sa isang mahinang solusyon ng NaCl o KCl. Maghanda ng mikroskopyo slide. Ang pag-urong ng mga cell ay makikita, na nagpapahiwatig ng pagkamatagusin ng cell wall. Sa kasong ito, ang tubig mula sa cell ay inilabas sa kapaligiran. Ilipat ang mga cell sa isang patak ng distilled water o bunutin ang solusyon mula sa ilalim ng coverslip gamit ang filter na papel at palitan ito ng distilled water. Pagmasdan kung paano bumukol ang mga selula dahil sa pagpasok ng tubig sa kanila.

Ilagay ang mga ciliates sa isang mababang konsentrasyon na CaCl o MgCl na solusyon (katulad ng naunang solusyon). Ang mga ciliates ay patuloy na nabubuhay, walang mga deformation na sinusunod. Ang mga Ca at Mg ions ay nagpapababa sa permeability ng cell membrane, sa kaibahan sa Na at K ions. Ang tubig ay hindi gumagalaw sa lamad.

2. Ilagay ang amoeba sa isang patak ng 2% albumin solution (manok na puti ng itlog). Maghanda ng mikroskopyo slide. Pagkaraan ng ilang sandali, ang mga bula, protrusions, tubules ay nagsisimulang mabuo sa ibabaw ng amoebas. Parang "kumukulo" ang ibabaw ng amoeba. Sinamahan ito ng matinding paggalaw ng likido sa ibabaw ng lamad. Ang mga bula ng likido ay napapalibutan ng mga cytoplasmic protrusions. Na pagkatapos ay malapit na. Minsan biglang lumilitaw ang mga pinocytic vesicle, na nagpapahiwatig ng mabilis na pagkuha ng isang droplet ng likido kasama ng isang sangkap na natutunaw dito.

Ilagay ang amoeba sa solusyon ng asukal. Walang pinocytosis. Pinocytosis ay sanhi lamang ng mga sangkap na nagpapababa sa pag-igting sa ibabaw ng lamad ng cell, halimbawa, mga amino acid, ilang mga asing-gamot. Sa isang patak ng likidong naglalaman ng amoeba, magdagdag ng isang maliit na pinong giniling na mascara. Maghanda ng mikroskopyo slide. Pagkaraan ng ilang sandali, ang mga amoeba ay nagsimulang dahan-dahang lumipat patungo sa mga butil ng bangkay, na naglalabas ng pseudopodia. Ang mga butil ng bangkay ay nakakabit sa ibabaw ng pseudopodia, pagkatapos ay dahan-dahang palibutan ang mga ito at pagkaraan ng ilang sandali ay nahuhulog sa cytoplasm. Obserbahan ang phenomenon ng phagocytosis sa amoeba sa ilalim ng mikroskopyo.

3. Sa cytoplasm ng mga selulang Elodea, maraming berdeng bilog na hugis-itlog na katawan ang nakikita - ito ay mga chloroplast. Suriin ang mga selula malapit sa gitnang ugat ng dahon. Maaari nilang makita ang paggalaw ng cytoplasm at plastids sa kahabaan ng mga dingding. Kung hindi mahahalata ang paggalaw, painitin ang gamot sa ilalim ng electric lamp.

4. I-sketch ang lahat ng nakita mo sa mga slide. Talakayin ang mga prosesong nakita mo sa mga pangkat, subukang ipaliwanag ang mga ito.