1. Rakumembraanid, nende tüübid. membraani omadused. Membraani funktsioonid.

Morfoloogilised ja füsioloogilised uuringud on näidanud, et rakumembraanil on oluline roll raku funktsioneerimisel.

Membraani struktuurid: tuum, Golgi kompleks, ER jne.

Membraan on õhuke struktuur paksusega 7 nm. Keemilise koostise järgi sisaldab membraan 25% valke, 25% fosfolipiide, 13% kolesterooli, 4% lipiide, 3% süsivesikuid.

Struktuurselt Membraani aluseks on kahekordne fosfolipiidide kiht. Fosfolipiidmolekulide eripäraks on see, et nende koostises on hüdrofiilsed ja hüdrofoobsed osad. Hüdrofiilsed osad sisaldavad polaarseid rühmi (fosfaatrühmad fosfolipiidides ja hüdroksiidrühmad kolesteroolis). hüdrofiilsed osad suunatud pinna poole. AGA hüdrofoobne (rasvased sabad) on suunatud membraani keskpunkti poole.

Molekulil on kaks rasvasaba ja neid süsivesinike ahelaid võib leida kahes konfiguratsioonis. Venitatud - trans-konfiguratsioon(silinder 0,48 nm). Teine tüüp on gosh-trans-gosh konfiguratsioon. Sel juhul kaks rasvasaba lahknevad ja pindala suureneb 0,58 nm-ni.

Lipiidimolekulid on normaalsetes tingimustes vedelkristalli kujul. Ja selles olekus on neil liikuvus. Lisaks võivad nad nii oma kihis liikuda kui ka ümber pöörata. Temperatuuri langetamisel toimub üleminek membraani vedelast olekust tarretisele ja see vähendab molekuli liikuvust.

Lipiidimolekuli liikumisel tekivad mikroribad, mida nimetatakse kuningateks, millesse saab aineid kinni püüda.. Membraani lipiidikiht on vees lahustuvatele ainetele takistuseks, kuid see laseb rasvlahustuvatel ainetel läbi pääseda..

Lisaks lipiididele sisaldab membraan ka valgumolekule. Peamiselt glükoproteiinid.

Integraalsed valgud läbivad mõlemat kihti. muud valgud on osaliselt sukeldatud kas välimisse või sisemisse kihti. Neid nimetatakse perifeerseteks valkudeks..

Seda membraanimudelit nimetatakse vedelkristalli mudel. Funktsionaalselt täidavad valgumolekulid struktuurseid, transpordi- ja ensümaatilisi funktsioone. Lisaks moodustavad nad 0,35–0,8 nm läbimõõduga ioonikanaleid, millest ioonid läbi pääsevad. Kanalitel on oma spetsialiseerumine. Integraalsed valgud osalevad aktiivses transpordis ja hõlbustatud difusioonis.

Membraani sisemuses olevaid perifeerseid valke iseloomustab ensümaatiline funktsioon. Seestpoolt - antigeensed (antikehad) ja retseptori funktsioonid.

süsinikahelad võivad valgumolekulidele kinnituda ja seejärel moodustuda glükoproteiinid. Või lipiididele, siis nimetatakse neid glükolipiidideks.

Peamised funktsioonid rakumembraanid on:

1. Barjääri funktsioon

2. Passiivne ja aktiivne ainete ülekanne.

3. Metaboolne funktsioon (nendes sisalduvate ensüümsüsteemide tõttu)

4. Membraanid osalevad puhkeolekus elektriliste potentsiaalide ja ergastamisel tegevusvoolude loomisel.

5. Retseptori funktsioon.

6. Immunoloogiline (seotud antigeenide olemasolu ja antikehade tootmisega).

7. Tagage rakkudevaheline interaktsioon ja kontakti pärssimine.

Homogeensete rakkude kokkupuutel toimub rakkude jagunemise pärssimine. See funktsioon kaob vähirakkudes. Lisaks ei puutu vähirakud kokku mitte ainult enda, vaid ka teiste rakkudega, nakatades neid.

Membraani läbilaskvuse funktsioon. Transport.

Ainete transport läbi membraanide võib olla passiivne või aktiivne.

Passiivne ülekanne ained läbivad membraane ilma energiakuluta gradientide (ainete kontsentratsioonide erinevused, elektrokeemilise gradiendi erinevused, rõhugradiendi ja osmootse gradiendi olemasolul) olemasolul. Sel juhul toimub passiivne transport, kasutades:

Difusioon.

Filtreerimine. See viiakse läbi hüdrostaatilise rõhu erinevuse juuresolekul.

Osmoos. Osmoosi käigus lahusti liigub. See tähendab, et puhtast lahusest läheb vesi kõrgema kontsentratsiooniga lahuseks.

Kõigil neil juhtudel energiat ei raisata. Ained läbivad membraanis olevaid poore.

Membraanis on aeglase juhtivusega poorid, kuid membraanis pole selliseid poore palju. Enamikul membraanis olevatest kanalitest on oma struktuuris ka väravamehhanism, mis kanali blokeerib. Neid kanaleid saab juhtida kahel viisil: reageerida laengu muutustele (elektriliselt ergastavad või pingega seotud kanalid). Teisel juhul avaneb kanali värav, kui on kinnitatud kemikaal (kemoergastav või ligandist sõltuv).

Aktiivne ülekanne ainete liikumine läbi membraani on seotud ainete transpordiga vastu gradienti.

Aktiivseks transpordiks kasutatakse integraalvalke, millel on ensümaatilised funktsioonid. ATP-d kasutatakse energiana. Integraalsetel valkudel on spetsiaalsed mehhanismid (valk), mis aktiveeruvad kas siis, kui aine kontsentratsioon rakust väljas suureneb või seespool väheneb.

Puhkehoovused.

membraanipotentsiaal. Membraan on väljast positiivselt ja seest negatiivselt laetud. 70-80 mV.

Rikkevool on laengu erinevus kahjustamata ja kahjustatud vahel. Kahjustatud on negatiivselt laetud, võrreldes tervikuga.

Ainevahetusvool on metaboolsete protsesside ebavõrdsest intensiivsusest tingitud potentsiaalide erinevus.

Päritolu membraanipotentsiaal mõttes seletada membraaniioonide teooria, mis võtab arvesse membraani ebavõrdset läbilaskvust ioonide jaoks ning ioonide erinevat koostist rakusiseses ja rakkudevahelises vedelikus. On kindlaks tehtud, et nii intratsellulaarses kui ka rakkudevahelises vedelikus on nii positiivseid kui negatiivseid ioone ühepalju, kuid koostis on erinev. Väline vedelik: Na + , Cl - Sisemine vedelik: K + , A - (orgaanilised anioonid)

Puhkeolekus on membraan ioone erineval viisil läbilaskev. Suurima läbilaskvusega on kaalium, millele järgnevad naatrium ja kloor. Membraanid ei ole orgaanilistele anioonidele läbilaskvad.

Suurenenud kaaliumioonide läbilaskvuse tõttu lahkuvad nad rakust. Selle tulemusena kogunevad org sees. anioonid. Selle tulemusena tekib potentsiaalide erinevus (kaaliumdifusioonipotentsiaal), mis kestab nii kaua, kuni suudab väljuda.

Arvutatud kaaliumipotentsiaal on -90 mV. Ja praktiline potentsiaal on -70 mV. See viitab sellele, et potentsiaali loomises osaleb ka teine ​​ioon.

Potentsiaali hoidmiseks membraanis peab rakk töötama, sest kaaliumiioonide liikumine rakust välja ja naatriumi rakku sisse viiks märgi rikkumiseni. Membraanid on polariseeritud. Väljaspool on laeng positiivne ja väljas negatiivne.

osariik elektrilaeng membraanid.

Reversioon või overshoot – laengu märgi muutmine. Naaske algse laengu juurde - repolarisatsioon.

Põnevad voolud.

Kui stiimul mõjub membraanile, tekib lühiajaline erutus. Ergastusprotsess on lokaalne ja levib piki membraani ning seejärel depolariseerub. Ergastuse liikumisel membraani uus osa depolariseerub jne. Tegevusvool on kahefaasiline vool.

Igas toimevoolu faasis saab eristada lokaalset reaktsiooni, mis asendub tipppotentsiaaliga ning pärast tipppotentsiaali on negatiivne ja positiivne jälgpotentsiaal. Tekib stiimuli toimel. Tegevusvoolu selgitamiseks tehti ettepanek membraani-mon teooria(Hodge, Huxley, Katz). Nad näitasid seda tegevuspotentsiaal on suurem kui puhkepotentsiaal. Kui stiimul toimib membraanile, nihkub membraanile laeng (osaline depolarisatsioon) ja see põhjustab naatriumikanalite avanemise. Naatrium tungib rakku, vähendades järk-järgult membraani laengut, kuid aktsioonipotentsiaal ei teki ühegi toimingu ajal, vaid ainult kriitilisel väärtusel (muutus 20-30 mV võrra) - kriitiline depolarisatsioon. Samal ajal avanevad peaaegu kõik naatriumikanalid ja sel juhul hakkab naatrium rakku laviinilaadselt tungima. Toimub täielik depolarisatsioon. Protsess sellega ei peatu, vaid voolab edasi rakku ja laeb kuni +40. Tipppotentsiaali tipus sulguvad h väravad. Selle potentsiaalse väärtuse juures avaneb membraanis kaaliumivärav. Ja kuna Ka + on sees suurem, hakkab Ka + lahtrist lahkuma ja laeng hakkab taastuma algse väärtuseni. Alguses läheb kiiresti ja siis aeglustub. Seda nähtust nimetatakse negatiivseks sabapotentsiaaliks. Seejärel taastatakse laeng algse väärtuseni ja pärast seda registreeritakse positiivne jälgpotentsiaal, mida iseloomustab suurenenud kaaliumi läbilaskvus. Tekib membraani hüperpolarisatsiooni seisund (positiivne jäljepotentsiaal).Ioonide liikumine on passiivne. Ühe ergastusega siseneb rakku 20 000 naatriumiooni ja rakust väljub 20 000 kaaliumiiooni.

Kontsentratsiooni taastamiseks on vaja pumpamismehhanismi. Aktiivse transpordi käigus tuuakse sisse 3 positiivset naatriumiooni ja 2 kaaliumiiooni kustub.

Muutub membraani erutuvus ja sellest tulenevalt ka aktsioonipotentsiaal. Lokaalse reaktsiooni ajal suureneb erutus järk-järgult. Tippreaktsiooni ajal põnevus kaob.

Negatiivse jäljepotentsiaali korral suureneb erutus taas, kuna membraan on jälle osaliselt depolariseeritud. Positiivse valguspotentsiaali faasis on erutuvuse vähenemine. Nendel tingimustel erutuvus väheneb.

Ergastusprotsessi kiirus - labiilsus. Labilisuse mõõt – ergastuste arv ajaühikus. Närvikiud reprodutseerivad 500 kuni 1000 impulssi sekundis. Erinevatel kudedel on erinev labiilsus.

2. Retseptorid, nende klassifikatsioon: lokalisatsiooni (membraan, tuuma), protsesside arengumehhanismi järgi (iono- ja metabotroopsed), signaali vastuvõtu kiiruse järgi (kiire, aeglane), tajuvate ainete tüübi järgi.

Primaarsete sõnumitoojate signaali vastuvõtmise raku poolt tagavad spetsiaalsed retseptorvalgud, mille esmased sõnumitoojad on ligandid. Retseptori funktsiooni tagamiseks peavad valgumolekulid vastama mitmetele nõuetele:

• neil on kõrge ligandi selektiivsus;
• ligandi sidumise kineetikat tuleks kirjeldada kõveraga, mille küllastus vastab kõigi retseptori molekulide täielikule tööle, mille arv membraanil on piiratud;
• retseptoritel peab olema koespetsiifilisus, mis peegeldab nende funktsioonide olemasolu või puudumist sihtorgani rakkudes;
• ligandi sidumine ja selle rakuline (füsioloogiline) toime peab olema pöörduv, afiinsusparameetrid peavad vastama ligandi füsioloogilistele kontsentratsioonidele.

Rakulised retseptorid jagunevad järgmistesse klassidesse:

• membraan
• retseptori türosiinkinaasid
• G-valguga seotud retseptorid
• ioonkanalid
• tsütoplasmaatiline
• tuumaenergia

Membraani retseptorid tunnevad ära suured (nt insuliin) või hüdrofiilsed (nt adrenaliin) signaalmolekulid, mis ei suuda iseseisvalt rakku siseneda. Väikesed hüdrofoobsed signaalmolekulid (nt trijodotüroniin, steroidhormoonid, CO, NO) on võimelised rakku sisenema difusiooni teel. Selliste hormoonide retseptorid on tavaliselt lahustuvad tsütoplasmaatilised või tuumavalgud. Pärast ligandi seondumist retseptoriga edastatakse teave selle sündmuse kohta ahelas edasi ja see viib primaarse ja sekundaarse rakulise vastuse moodustumiseni.

Kaks peamist membraaniretseptorite klassi on metabotroopsed retseptorid ja ionotroopsed retseptorid.

Ionotroopsed retseptorid on membraanikanalid, mis avanevad või sulguvad ligandiga seondumisel. Tekkivad ioonivoolud põhjustavad muutusi transmembraansetes potentsiaalide erinevuses ja sellest tulenevalt raku erutuvuses ning muudavad ka ioonide rakusisest kontsentratsiooni, mis võib sekundaarselt viia intratsellulaarsete mediaatorsüsteemide aktiveerumiseni. Üks enim uuritud ionotroopseid retseptoreid on n-kolinergiline retseptor.

G-valgu struktuur, mis koosneb kolme tüüpi ühikutest (heterotrimeerne) - αt / αi (sinine), β (punane) ja γ (roheline)

Metabotroopsed retseptorid on seotud rakusiseste messengersüsteemidega. Muutused nende konformatsioonis ligandiga seondumisel põhjustavad biokeemiliste reaktsioonide kaskaadi ja lõpuks raku funktsionaalse seisundi muutumise. Peamised membraaniretseptorite tüübid:

Heterotrimeersete G-valkudega seotud retseptorid (näiteks vasopressiini retseptor).

Retseptorid, millel on sisemine türosiinkinaasi aktiivsus (nt insuliiniretseptor või epidermise kasvufaktori retseptor).

G-valguga seotud retseptorid on transmembraansed valgud, millel on 7 transmembraanset domeeni, ekstratsellulaarne N-ots ja rakusisene C-ots. Ligandi sidumissait asub ekstratsellulaarsetel silmustel ja G-valku siduv domeen on tsütoplasmas C-otsa lähedal.

Retseptori aktiveerimine põhjustab selle α-subühiku dissotsieerumise βγ-subühiku kompleksist ja seeläbi aktiveerumist. Pärast seda see kas aktiveerib või vastupidi inaktiveerib ensüümi, mis toodab teisi sõnumitoojaid.

Türosiinkinaasi aktiivsusega retseptorid fosforüleerivad järgnevaid intratsellulaarseid valke, sageli ka proteiinkinaase, ja edastavad seeläbi signaali rakku. Struktuurselt on need ühe membraanidomeeniga transmembraansed valgud. Reeglina homodimeerid, mille alaühikud on ühendatud disulfiidsildadega.

3. Ionotroopsed retseptorid, metabotroopsed retseptorid ja nende sordid. Sekundaarsed mediaatorisüsteemid metabotroopsete retseptorite (cAMP, cGMP, inositool-3-fosfaat, diatsüülglütserool, Ca++ ioonid) toimeks.

Neurotransmitterite retseptorid asuvad neuronite või sihtrakkude (lihas- või näärmerakkude) membraanidel. Nende lokaliseerimine võib olla nii postsünaptilistel kui ka presünaptilistel membraanidel. Presünaptilistel membraanidel paiknevad sagedamini nn autoretseptorid, mis reguleerivad sama vahendaja vabanemist presünaptilisest otsast. Kuid on ka heteroautoretseptoreid, mis samuti reguleerivad vahendaja vabanemist, kuid nendes retseptorites reguleerib ühe vahendaja vabanemist teine ​​vahendaja ehk neuromodulaator.

Enamik retseptoreid on membraaniga seotud oligomeersed valgud, mis seovad ligandit (neurotransmitterit) kõrge afiinsuse ja kõrge selektiivsusega. Selle interaktsiooni tulemusena käivitatakse rakusiseste muutuste kaskaad. Retseptoreid iseloomustab afiinsus ligandi suhtes, retseptor-ligand kompleksi kogus, küllastus ja dissotsiatsioonivõime. On leitud, et mõnel retseptoril on isovormid, mis erinevad oma afiinsuse poolest teatud ligandide suhtes. Need isovormid võivad asuda samas koes.

Ligandid on ained, mis interakteeruvad selektiivselt antud retseptoriga. Kui farmakoloogiline aine aktiveerib selle retseptori, on see selle agonist ja kui see vähendab selle aktiivsust, siis on see antagonist.

Ligandi seondumine retseptoriga toob kaasa muutuse retseptori konformatsioonis, mille tõttu kas ioonikanalid avanevad või vallandub reaktsioonide kaskaad, mis toob kaasa muutused ainevahetuses.

On ionotroopseid ja metabotroopseid retseptoreid.

ionotroopsed retseptorid. Postsünaptilise potentsiaali tekkimise tõttu avaneb vastav ioonikanal kas vahetult pärast mediaatori toimel või G-valgu aktiveerumisel. Sel juhul moodustab retseptor ise ioonkanali või on sellega seotud. Pärast ligandi kinnitumist ja retseptori aktiveerimist avaneb kanal vastava iooni jaoks. Selle tulemusena moodustub membraanile postsünaptiline potentsiaal. Ionotroopsed retseptorid on viis kiireks signaaliülekandeks ja PSP moodustamiseks ilma rakus toimuvaid metaboolseid protsesse muutmata.

metabotroopsed retseptorid. See on keerulisem signaaliedastustee. Sel juhul aktiveeritakse pärast ligandi seondumist retseptoriga fosforüülimise-defosforüülimise kaskaad. Seda tehakse kas otse või teise sõnumitoojate kaudu, näiteks türosiinkinaasi või cAMP või cGMP või inositooltrifosfaadi või diatsüülglütserooli kaudu või rakusisese kaltsiumi suurendamise kaudu, mille tulemusena aktiveeruvad proteiinkinaasid. Fosforüülimine hõlmab kõige sagedamini cAMP-sõltuva või diatsüülglütseroolist sõltuva proteiinkinaasi aktiveerimist. Need mõjud arenevad aeglasemalt ja kestavad kauem.

Retseptori afiinsus vastava neurotransmitteri suhtes võib muutuda samamoodi nagu hormoonide puhul, näiteks allosteeriliste muutuste tõttu retseptoris või muudes mehhanismides. Seetõttu nimetatakse retseptoreid nüüd mobiilseteks ja kergesti muudetavateks struktuurideks. Membraani osana võivad retseptorvalgud suhelda teiste membraanivalkudega (nn retseptori sisestamine). Neuromodulaatorid, nagu neurotransmitterid, võivad mõjutada retseptorite arvu ja tundlikkust. Neurotransmitteri või neuromodulaatori suurte koguste pikaajaline esinemine võib vähendada nende tundlikkust (allareguleerimine) ja ligandide puudumine võib suurendada nende tundlikkust (ülesreguleerimine).

4. Ioonikanalid, nende struktuur. Ioonkanalite klassifikatsioon. naatriumi- ja kaaliumikanalid.

Ioonkanalite ehitus ja funktsioonid. Ioonid Na +, K +, Ca 2+, Cl - tungivad raku sisse ja väljuvad spetsiaalsete vedelikuga täidetud kanalite kaudu. Kanalite suurus on üsna väike (läbimõõt 0,5–0,7 nm). Arvutused näitavad, et kanalite kogupindala võtab rakumembraani pinnast ebaolulise osa.

Ioonkanalite funktsiooni uuritakse mitmel viisil. Levinuim on voltage-clamp meetod ehk "voltage-clamp" (joon. 2.2). Meetodi olemus seisneb selles, et spetsiaalsete elektrooniliste süsteemide abil muudetakse katse käigus membraanipotentsiaali ja fikseeritakse see teatud tasemel. Sel juhul mõõdetakse membraani läbiva ioonvoolu suurust. Kui potentsiaalide erinevus on konstantne, siis vastavalt Ohmi seadusele on voolu suurus võrdeline ioonkanalite juhtivusega. Vastuseks astmelisele depolarisatsioonile avanevad teatud kanalid, vastavad ioonid sisenevad rakku mööda elektrokeemilist gradienti, st tekib ioonvool, mis depolariseerib raku. See muutus registreeritakse juhtvõimendi abil ja läbi membraani juhitakse elektrivool, mis on membraani ioonivooluga võrdne suurusjärgus, kuid vastupidine. Sel juhul transmembraansete potentsiaalide erinevus ei muutu. Potentsiaalse klambri meetodi ja spetsiifiliste ioonkanali blokaatorite kombineeritud kasutamine viis rakumembraanis erinevat tüüpi ioonkanalite avastamiseni.

Praegu on erinevate ioonide jaoks paigaldatud mitut tüüpi kanaleid (tabel 2.1). Mõned neist on väga spetsiifilised, viimane suudab lisaks põhiioonile läbi lasta ka teisi ioone.

Üksikute kanalite funktsiooni uurimine on võimalik potentsiaalse "teeklambri" lokaalse fikseerimise meetodil; riis. 2.3, A). Klaasist mikroelektrood (mikropipett) täidetakse soolalahusega, surutakse vastu membraani pinda ja tekib kerge vaakum. Sel juhul imetakse osa membraanist mikroelektroodi külge. Kui imemistsoonis on ioonkanal, siis registreeritakse ühe kanali aktiivsus. Kanali aktiivsuse stimuleerimise ja registreerimise süsteem erineb vähe pinge fikseerimise süsteemist.

Tabel 2.1. Ergutavate rakkude olulisemad ioonkanalid ja ioonivoolud

Kanali tüüp	Funktsioon		Kanalite blokeerija
Kaalium (puhkeolekus)	puhkepotentsiaali põlvkond	I K + (leke)
naatrium	Tegevuspotentsiaali genereerimine
kaltsium	Aeglaste potentsiaalide genereerimine		D-600, verapamiil
Kaalium (hiline rektifikatsioon)	Repolarisatsiooni tagamine	I K + (viivitus)
Kaaliumkaltsiumiga aktiveeritud	Ca 2+ voolust tingitud depolarisatsiooni piirang

Märge. TEA - tetraetüülammoonium; TTX - tetrodotoksiin.

Kanali välimine osa on õppimiseks suhteliselt ligipääsetav, sisemise osa uurimine valmistab olulisi raskusi. P. G. Kostyuk töötas välja intratsellulaarse dialüüsi meetodi, mis võimaldab uurida ioonikanalite sisend- ja väljundstruktuuride talitlust ilma mikroelektroode kasutamata. Selgus, et rakuvälisele ruumile avatud ioonikanali osa erineb oma funktsionaalsete omaduste poolest rakusisese keskkonna poole jäävast kanali osast.

Just ioonkanalid tagavad membraani kaks olulist omadust: selektiivsus ja juhtivus.

selektiivsus, või selektiivsus, kanali tagab selle eriline valgu struktuur. Enamik kanaleid on elektriliselt juhitavad, st nende võime juhtida ioone sõltub membraani potentsiaali suurusest. Kanal on oma funktsionaalsete omaduste poolest heterogeenne, eriti kanali sissepääsu juures ja selle väljumisel paiknevate valgustruktuuride puhul (nn väravamehhanismid).

5. Ergutavuse mõiste. Neuromuskulaarse süsteemi erutuvuse parameetrid: ärrituslävi (reobaas), kasulik aeg (kronaksia). Stimulatsiooni tugevuse sõltuvus selle toimeajast (Goorweg-Weissi kõver). Tulekindel.

Erutuvus- raku võime reageerida stimulatsioonile AP ja spetsiifilise reaktsiooni moodustumisega.

1) lokaalse reaktsiooni faas - membraani osaline depolarisatsioon (Na + sisenemine rakku). Kui rakendate väikest stiimulit, on reaktsioon tugevam.

Lokaalne depolarisatsioon – eksaltatsioonifaas.

2) absoluutse tulekindluse faas - erutuvate kudede omadus mitte moodustada AP-d ühegi tugeva stiimuli korral

3) suhtelise tulekindluse faas.

4) aeglase repolarisatsiooni faas – ärritus – jällegi tugev reaktsioon

5) hüperpolarisatsiooni faas - erutuvus on väiksem (subnormaalne), stiimul peab olema suur.

Funktsionaalne labiilsus- kudede erutatavuse hindamine maksimaalse võimaliku AP arvu kaudu ajaühikus.

Ergutamise seadused:

1) jõuseadus - stiimuli tugevus peab olema lävi või ülelävi (ergastuse tekitava jõu minimaalne väärtus). Mida tugevam on stiimul, seda tugevam on erutus – ainult kudede ühenduste puhul (närvitüvi, lihased, erand – SMC).

2) aja seadus - pika toimeajaga stiimulist peab piisama ergastuse tekkeks.

Minimaalse aja ja minimaalse jõu piirides on jõu ja aja vahel pöördvõrdeline suhe. Minimaalne jõud - reobaas - on jõud, mis põhjustab ergastuse ja ei sõltu kestusest. Minimaalne aeg on kasulik aeg. Kronaksia on konkreetse koe erutuvus, aeg, mil erutus tekib, võrdub kahe reobaasiga.

Mida suurem on jõud, seda suurem on reaktsioon teatud väärtuseni.

MPP-d loovad tegurid:

1) naatriumi ja kaaliumi kontsentratsioonide erinevus

2) naatriumi ja kaaliumi erinev läbilaskvus

3) Na-K pumba töö (väljastatakse 3 Na +, tagastatakse 2 K +).

Elusstruktuuri minimaalse reaktsiooni tekkimiseks vajaliku stiimuli tugevuse ja selle mõju kestuse vaheline seos on väga hästi jälgitav nn jõu-aja kõveral (Goorweg-Weiss-Lapik kõver) .

Kõvera analüüsist järeldub, et hoolimata sellest, kui suur on stiimuli tugevus, kui selle toime kestus on ebapiisav, vastust ei tule (osutab hüperbooli tõusvast harust vasakule). Sarnast nähtust täheldatakse alamlävi stiimulite pikaajalisel toimel. Minimaalset voolu (või pinget), mis võib ergastust põhjustada, nimetab Lapik reobaasiks (ordinaat OA segment). Väiksemat ajaperioodi, mille jooksul vool, mille tugevus on võrdne kahekordse reobaasiga, põhjustab koes ergastuse, nimetatakse kronaksiaks (abstsisssegment OF), mis näitab stimulatsiooni läve kestust. Kronaksiat mõõdetakse δ-des (sekundi tuhanded). Kronaksia suuruse järgi saab hinnata ergastuse esinemise kiirust koes: mida väiksem on kronaksia, seda kiiremini erutus tekib. Inimese närvi- ja lihaskiudude kronaksia on võrdne tuhandik- ja kümnetuhandiksekundiga ning nn aeglaste kudede, näiteks konnamao lihaskiudude kronaksia on sajandiksekunditega.

Ergutavate kudede kronaksia määratlus on muutunud laialt levinud mitte ainult katses, vaid ka spordifüsioloogias, kliinikus. Eelkõige saab neuropatoloog lihase kronaksiat mõõtes tuvastada motoorse närvi kahjustuse olemasolu. Tuleb märkida, et stiimul võib olla üsna tugev, omada lävendikestust, kuid aeglane pikenemine läviväärtuseni, erutust sel juhul ei esine. Ergutava koe kohanemist aeglaselt kasvava stiimuliga nimetatakse akommodatsiooniks. Akommodatsioon on tingitud asjaolust, et stiimuli tugevuse suurenemise ajal on kudedes aega areneda aktiivsetel muutustel, mis suurendavad ärritusläve ja takistavad erutuse teket. Seega on stimulatsiooni suurenemise kiirus aja jooksul või stimulatsiooni gradient ergastuse tekkeks hädavajalik.

Ergastuse gradiendi seadus. Elusmoodustise reaktsioon stiimulile sõltub ärritusgradiendist, s.o stiimuli kasvu kiireloomulisusest või järsusest ajas: mida kõrgem on ärritusgradient, seda tugevam (teatud piirideni) ärritava aine reaktsioon. moodustamine.

Järelikult peegeldavad stimulatsiooni seadused keerulist seost stiimuli ja erutava struktuuri vahel nende interaktsiooni ajal. Ergutuse tekkimiseks peab stiimulil olema lävitugevus, läve kestus ja teatud aja suurenemise kiirus.

6. Ioonpumbad (ATPaasid):K+- Na+-vasak,Ca2+ (plasmolemma ja sarkoplasmaatiline retikulum),H+- K+-vahetaja.

Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt sisaldavad bioloogilised membraanid ioonpumpasid, mis töötavad ATP hüdrolüüsi vaba energia tõttu - integraalsete valkude (transpordi-ATPaaside) spetsiaalsed süsteemid.

Praegu on teada kolme tüüpi elektrogeenseid ioonpumpasid, mis teostavad ioonide aktiivset ülekandmist läbi membraani (joonis 13).

Ioonide ülekanne transpordi-ATPaaside kaudu toimub ülekandeprotsesside konjugatsiooni tõttu keemilised reaktsioonid, raku ainevahetuse energia tõttu.

Töö käigus K + -Na + -ATPaasi iga hüdrolüüsi käigus vabaneva energia tõttu ATP molekulid, viiakse kaks kaaliumiiooni rakku ja kolm naatriumiooni pumbatakse rakust välja korraga. Seega luuakse rakus kõrgem kaaliumioonide kontsentratsioon ja vähenenud naatriumi kontsentratsioon võrreldes rakkudevahelise keskkonnaga, millel on suur füsioloogiline tähtsus.

"Biopumba" märgid:

1. Liikumine elektrokeemilise potentsiaali gradiendi vastu.

2. ainevool on seotud ATP (või muu energiaallika) hüdrolüüsiga.

3. transpordivahendi asümmeetria.

4. In vitro pump on võimeline ATP-d hüdrolüüsima ainult nende ioonide juuresolekul, mida see in vivo kannab.

5. pumba paigutamisel tehiskeskkonda suudab see säilitada selektiivsust.

Ioonsete ATPaaside töö molekulaarne mehhanism pole täielikult mõistetav. Sellegipoolest on selle keerulise ensümaatilise protsessi peamised etapid jälgitavad. K + -Na + -ATPaasi puhul on ATP hüdrolüüsiga seotud seitse iooniülekande etappi.

Diagramm näitab, et ensüümi peamised etapid on:

1) ensüümikompleksi moodustumine ATP-ga membraani sisepinnal (seda reaktsiooni aktiveerivad magneesiumioonid);

2) seondumine kolme naatriumiooni kompleksiga;

3) ensüümi fosforüülimine adenosiindifosfaadi moodustumisega;

4) ensüümi flip (flip-flop) membraani sees;

5) membraani välispinnal toimuv naatriumi ioonivahetuse reaktsioon kaaliumiks;

6) ensüümikompleksi pöördkäive koos kaaliumiioonide ülekandmisega rakku;

7) ensüümi taastamine algsesse olekusse koos kaaliumioonide ja anorgaanilise fosfaadi (P) vabanemisega.

Seega vabaneb terve tsükli jooksul rakust kolm naatriumiooni, tsütoplasma rikastatakse kahe kaaliumiiooniga ja üks ATP molekul hüdrolüüsitakse.

7. Membraani potentsiaal, suurus ja päritolu.

Biopotentsiaalide päritolu selgitamiseks on välja pakutud palju teooriaid. Saksa teadlase Bernsteini (1902, 1912) välja pakutud membraaniteooria on kõige täielikumalt eksperimentaalselt põhjendatud. Tänapäeval on seda teooriat modifitseerinud ja eksperimentaalselt välja töötanud Hodgkin, Huxley, Katz (1949-1952).

On kindlaks tehtud, et bioelektriliste nähtuste aluseks on ioonide ebaühtlane jaotumine (asümmeetria) raku ja selle keskkonna tsütoplasmas. Seega sisaldab närvi- ja lihasrakkude protoplasmas 30-50 korda rohkem kaaliumiioone, 8-10 korda vähem naatriumiioone ja 50 korda vähem kloriidioone kui rakuväline vedelik. Lisaks sisaldab raku tsütoplasma orgaanilisi anioone (suuremolekulaarseid ühendeid, mis kannavad negatiivne laeng), mis rakuvälises keskkonnas puuduvad.

Membraaniteooria pooldajad usuvad, et ioonse asümmeetria peamine põhjus on spetsiifiliste omadustega rakumembraani olemasolu.

Rakumembraan on tihendatud tsütoplasma kiht, mille paksus on umbes 10 nm (100 A). Elektronmikroskoopiliste uurimismeetodite kasutamine võimaldas määrata membraani peenstruktuuri (joon. 55). Rakumembraan koosneb kahekordsest fosfolipiidimolekulide kihist, mis on seest kaetud valgumolekulide kihiga ja väljast süsivesikute kompleksmolekulide - mukopolüsahhariidide kihiga. Membraanil on spetsiaalsed kanalid - "poorid", mille kaudu vesi ja ioonid rakku tungivad. Eeldatakse, et iga iooni jaoks on olemas spetsiaalsed kanalid. Sellega seoses sõltub membraani läbilaskvus teatud ioonide jaoks pooride suurusest ja ioonide endi läbimõõdust.

Suhtelise füsioloogilise puhkeolekus on membraanil suurenenud kaaliumiioonide läbilaskvus, samas kui selle läbilaskvus naatriumiioonide suhtes on järsult vähenenud.

Seega on rakumembraani läbilaskvuse iseärasused, aga ka ioonide endi suurus üks põhjusi, mis tagavad ioonide jaotumise asümmeetria mõlemal pool rakumembraani. Iooniline asümmeetria on puhkepotentsiaali tekkimise üks peamisi põhjusi, juhtiv roll aga kaaliumiioonide ebaühtlasel jaotumisel.

Hodgkin tegi klassikalisi katseid hiiglasliku kalmaari närvikiuga. Kaaliumiioonide kontsentratsioon ühtlustus kiu sees ja ümbritsevas vedelikus – puhkepotentsiaal kadus. Kui kiud täideti rakusisese vedeliku koostiselt lähedase kunstliku soolalahusega, tuvastati membraani sisemise ja välimise külje vahel potentsiaalide erinevus, mis on ligikaudu võrdne tavalise kiu puhkepotentsiaaliga (50–80 mV).

Toimepotentsiaali moodustumise mehhanism on palju keerulisem. Peamine roll toimevoolude tekkimisel on naatriumioonidel. Lävijõu stiimuli toimel suureneb rakumembraani läbilaskvus naatriumioonide suhtes 500 korda ja ületab kaaliumiioonide läbilaskvust 10-20 korda. Sellega seoses tormab naatrium rakku laviinina, mis viib rakumembraani taaslaadimiseni. Välispind on sisemise suhtes negatiivselt laetud. Toimub rakumembraani depolarisatsioon, millega kaasneb membraanipotentsiaali pöördumine. Membraani potentsiaali pöördumine on millivoltide (mV) arv, mille võrra aktsioonipotentsiaal ületab puhkepotentsiaali. Membraani potentsiaali algtaseme taastamine (repolarisatsioon) toimub naatriumi läbilaskvuse (inaktiveerimise) järsu vähenemise ja naatriumiioonide aktiivse ülekande tõttu raku tsütoplasmast keskkonda.

Hodgkin esitas ka tõendeid naatriumi toimepotentsiaali hüpoteesi kohta. Tõepoolest, kui aktsioonipotentsiaalil on naatriumi iseloom, saate naatriumioonide kontsentratsiooni muutes muuta aktsioonipotentsiaali väärtust. Selgus, et asendades 2/3 hiidkalmaari aksoni normaalseks keskkonnaks olevast mereveest isotoonilise dekstroosi lahusega, st kui naatriumi kontsentratsioon keskkonnas muutub 2/3 võrra, väheneb aktsioonipotentsiaal 2/3 võrra. pool.

Seega on biopotentsiaalide esinemine valikulise läbilaskvusega bioloogilise membraani funktsioon. Puhkepotentsiaali ja aktsioonipotentsiaali suuruse määrab raku-keskkonna süsteemi ioonne asümmeetria.

8. Elektrilised nähtused närvi- ja lihaskoes ergastuse ajal. Aktsioonipotentsiaal, selle suurus, faasid ja kestus. Aktsioonipotentsiaali faaside suhe erutuvuse faasidesse.

Oleme juba eespool näidanud, et ergastuse juhtimine närvi- ja lihaskiududes toimub piki pinnamembraani levivate elektriliste impulsside abil. Ergutuse ülekandmine närvist lihasesse põhineb teistsugusel mehhanismil. See viiakse läbi väga aktiivsete keemiliste ühendite vabanemise tulemusena närvilõpmete - närviimpulsi vahendajate - poolt. Skeletilihaste sünapsides on selliseks vahendajaks atsetüülkoliin (ACh).

Neuromuskulaarses sünapsis on kolm peamist struktuurielementi - presünaptiline membraan närvi peal postsünaptiline membraan lihasel, nende vahel - sünaptiline lõhe . Sünapsi kuju võib varieeruda. Puhkeseisundis sisaldub ACh nn sünaptilistes vesiikulites närvikiu otsaplaadi sees. Kiu tsütoplasma koos selles hõljuvate sünaptiliste vesiikulitega eraldatakse sünaptilisest pilust presünaptilise membraaniga. Kui presünaptiline membraan on depolariseerunud, muutub selle laeng ja läbilaskvus, mullid satuvad membraani lähedale ja valguvad välja sünaptilisse lõhe, mille laius ulatub 200-1000 angströmini. Vahendaja hakkab difundeeruma läbi pilu postsünaptilisse membraani.

Postsünaptiline membraan ei ole elektrogeenne, kuid sellel on kõrge tundlikkus vahendaja suhtes, kuna selles on niinimetatud kolinergilised retseptorid - biokeemilised rühmad, mis võivad ACh-ga selektiivselt reageerida. Viimane jõuab postsünaptilise membraanini 0,2-0,5 msek. (nn "sünaptiline viivitus") ja interakteerudes kolinergiliste retseptoritega, põhjustab muutuse Na membraani läbilaskvuses, mis viib postsünaptilise membraani depolariseerumiseni ja sellel tekib depolarisatsioonilaine, mida nimetatakse ergastav postsünaptiline potentsiaal, (EPSP), mille väärtus ületab lihaskiu membraani elektrogeensete naaberlõikude Ek. Selle tulemusena tekib neis AP (tegevuspotentsiaal), mis levib üle kogu lihaskiu pinna, põhjustades seejärel selle kokkutõmbumise, käivitades protsessi nn. elektromehaaniline liides (Kapling). Sünaptilises pilus ja postsünaptilisel membraanil olev vahendaja töötab väga lühikest aega, kuna selle hävitab ensüüm koliinesteraas, mis valmistab sünapsi ette uue osa vahendaja vastuvõtmiseks. Samuti on näidatud, et osa reageerimata ACh-st võib naasta närvikiududesse.

Väga sagedaste stimulatsioonirütmide korral saab postsünaptilisi potentsiaale kokku võtta, kuna koliinesteraasil ei ole aega närvilõpmetes vabanenud ACh täielikult lagundada. Selle summeerimise tulemusena muutub postsünaptiline membraan üha enam depolariseerituks. Samal ajal satuvad lihaskiudude elektrogeensed naabruses olevad lõigud depressiooni, mis on sarnane sellega, mis tekib alalisvoolukatoodi pikaajalisel toimel. (Verigo katoodne depressioon).

Ergastus koes avaldub sellele spetsiifilise funktsiooni ilmnemises (ergastuse läbiviimine närvikude, lihaste kontraktsioon, näärmete sekretsioon) ja mittespetsiifilised reaktsioonid (toimepotentsiaali teke, metaboolsed muutused).

Tegevusvool (AP ja PKP) - elektrivool, mis tekib närvi-, lihas- ja mõnedes taimerakkudes nende ergastatud ja külgnevate puhkealade vahel. Seda põhjustavad muutused membraani ioonilises läbilaskvuses ja ergastatud piirkonnas tekkivas potentsiaalis. Mängib olulist rolli aktsioonipotentsiaali levimisel mööda rakku (kiudu). Aktsioonipotentsiaal on membraanipotentsiaali nihe, mis tekib koes läve ja läveülese stiimuli toimel, millega kaasneb rakumembraani taaslaadimine.

Läve- või läveülese stiimuli toimel muutub rakumembraani läbilaskvus ioonide suhtes erineval määral. Na-ioonide puhul suureneb see 400-500 korda ja gradient kasvab kiiresti, K-ioonide puhul - 10-15 korda ja gradient areneb aeglaselt. Selle tulemusena toimub Na ioonide liikumine raku sees, K ioonid liiguvad rakust välja, mis viib rakumembraani taaslaadimiseni. Membraani välispind on negatiivselt laetud, sisepind aga positiivne. Täpsed mõõtmised on näidanud, et aktsioonipotentsiaali amplituud on 30-50 mV suurem kui puhkepotentsiaali väärtus.

PD faasid. PD koosneb kahest faasist:

1. Depolarisatsioonifaas. Vastab membraanipotentsiaali kiirele muutusele (membraani depolarisatsioon) ligikaudu 110 mV. Membraani potentsiaal muutub puhketasemelt (umbes -70mV) tasakaalupotentsiaali lähedaseks väärtuseks – potentsiaaliks, mille juures sissetulev vool omandab nullväärtuse (ENa+ (umbes 40mV)).

2. Repolarisatsiooni faas. Membraanipotentsiaal saavutab taas puhketaseme (membraan repolariseerub), misjärel tekib hüperpolarisatsioon puhkepotentsiaalist ca 10 mV võrra väiksema (negatiivsem) väärtuseni, s.t. umbes -80 mV.

Aktsioonipotentsiaali kestus närvi- ja skeletilihaskiududes varieerub vahemikus 0,1–5 ms, samas kui repolarisatsioonifaas on alati pikem kui depolarisatsioonifaas.

Aktsioonipotentsiaali ja erutuvuse faaside suhe. Rakkude erutuvuse tase sõltub AP faasist. Lokaalse reaktsiooni faasis suureneb erutuvus. Seda erutuvuse faasi nimetatakse latentseks liitmiseks. AP repolarisatsioonifaasis, kui kõik naatriumikanalid avanevad ja naatriumiioonid laviinina rakku tormavad, ei suuda isegi ülitugev stiimul seda protsessi stimuleerida. Seetõttu vastab depolarisatsiooni faas absoluutse tulekindluse faasile. Repolarisatsioonifaasis sulgub üha rohkem naatriumikanaleid. Kuid need võivad uuesti avaneda üleläve stiimuli toimel. See vastab suhtelise tulekindluse faasile. Jälgede depolarisatsiooni ajal on MP kriitilisel tasemel, nii et isegi lävieelsed stiimulid võivad põhjustada raku ergastamist. Seetõttu on sel hetkel tema erutuvus suurenenud. Seda faasi nimetatakse supernormaalseks erutuvuse faasiks. Jälje hüperpolarisatsiooni ajal on MP algtasemest kõrgem. Ta on ebatavalise erutuvuse faasis.

9. Skeletilihaste ehitus ja nende innervatsioon. mootoriüksus. Füsioloogilised omadused lihased, nende omadused vastsündinul.

Lihaste morfo-funktsionaalne klassifikatsioon:

1. Ristitriibuline

a) skeleti - mitmetuumalised rakud, põiki vöötjad, tuumad sarkolemmale lähemal. Kaal 40%.

b) südame - põikitriibulised, mononukleaarsed rakud, tuum keskel. Kaal 0,5%.

2. Siledad - ühetuumalised rakud, neil ei ole põiktriibutust. Need on osa teistest elunditest. kogukaal 5-10%.

Lihaste üldised omadused.

1) erutuvus. PP = -90 mV. PD amplituud = 120 mV - +30 mV märgi ümberpööramine.

2) Juhtivus – võime juhtida PD-d mööda rakumembraani (3-5 m/s). Tagab PD kohaletoimetamise T-tuubulitesse ja neist L-tuubulitesse, vabastades kaltsiumi.

3) kontraktiilsus – võime erutuse korral pinget lühendada või arendada.

4) Elastsus – võime naasta algsele pikkusele.

Skeletilihaste funktsioonid:

1. Keha liikumine ruumis

2. Liikuvad kehaosad üksteise suhtes

3. Hoia rühti

4. Soojuse tootmine

5. Vere ja lümfi liikumine (dünaamiline töö)

6. Kopsuventilatsioonis osalemine

7. Siseorganite kaitse

8. Stressivastane tegur

Skeletilihaste organiseerituse tasemed:

Kogu lihas on ümbritsetud epimüüsiumiga, sellele lähenevad veresooned ja närvid. Eraldi lihaskimbud on kaetud perimüüsiumiga. Rakukimp (lihaskiud või sümplast) - kaetud endomüsiumiga. Rakk sisaldab müofibrillid müofilamentidest, peamised valgud - aktiin, müosiin, tropomüosiin, troponiin, kaltsium ATPaas, kreatiinfosfokinaas, struktuurvalgud.

Mootor (motoorsed, neuromotoorsed üksused) on lihases isoleeritud - see on funktsionaalne kombinatsioon motoorsest neuronist, selle aksonist ja selle aksoni poolt innerveeritud lihaskiududest. Need lihaskiud võivad paikneda lihase erinevates osades (kimpudes).

Motoorne üksus (MU) on skeletilihaste funktsionaalne üksus. ME sisaldab motoorset neuronit ja selle poolt innerveeritud lihaskiudude rühma.

Lihaskiudude tüübid:

1) oksüdatiivset tüüpi aeglased faasilised kiud

2) oksüdatiivset tüüpi kiirfaasilised kiud (tüüp 2a)

3) glükolüütilist tüüpi kiirfaasilised kiud (tüüp 2b)

4) toonilised kiud

Lihaste kontraktsiooni mehhanismid.

A) üks lihaskiud

B) terve lihas

Skeletilihastel on järgmised olulised omadused:

1) erutuvus - võime reageerida stiimuli toimele ioonjuhtivuse ja membraanipotentsiaali muutmisega. Looduslikes tingimustes on selleks stiimuliks neurotransmitter atsetüülkoliin.

2) juhtivus - võime juhtida aktsioonipotentsiaali piki ja sügavale lihaskiudu mööda T-süsteemi;

3) kontraktiilsus - võime erutuse korral pinget lühendada või arendada;

4) elastsus - võime arendada pinget venitamisel.

10. Lihaste kokkutõmbumisviisid: isotooniline ja isomeetriline. Absoluutne lihasjõud. Vanusega seotud muutused lihasjõus.

Skeletilihaste kontraktiilsust iseloomustab lihase areneva kontraktsioonijõud (tavaliselt hinnanguliselt üldine tugevus, et lihas võib areneda ja absoluutne, st jõud ristlõike 1 cm 2 kohta).Lühendamise pikkus, lihaskiu pingeaste, pinge lühenemise ja arenemise kiirus, lõdvestumise kiirus. Kuna need parameetrid määravad suures osas lihaskiudude esialgne pikkus ja lihase koormus, tehakse lihaste kontraktiilsuse uuringuid erinevates režiimides.

Lihaskiu ärritus ühe läve või läveülese stiimuliga viib ühe kontraktsiooni tekkeni, mis koosneb mitmest perioodist (joon. 2.23). Esimene, latentne periood, on ajaliste viivituste summa, mis on põhjustatud lihaskiudude membraani ergastumisest, AP levimisest mööda T-süsteemi kiudu, inositooltrifosfaadi moodustumisest, rakusisese kaltsiumi kontsentratsiooni suurenemisest. ja ristsildade aktiveerimine. Konn-sartoriuse lihase latentsusperiood on umbes 2 ms.

Teine on lühenemise periood ehk pingete tekkimine. Lihaskiu vaba lühenemise korral räägivad nad isotooniline kontraktsioon, mille juures pinge praktiliselt ei muutu, vaid muutub ainult lihaskiu pikkus. Kui lihaskiud on mõlemalt poolt fikseeritud ja seda ei saa vabalt lühendada, siis räägitakse sellest isomeetriline režiim Rangelt võttes ei muutu selle kontraktsioonirežiimi korral lihaskiudude pikkus, samas kui sarkomeeride suurus muutub aktiini- ja müosiinifilamentide üksteise suhtes libisemise tõttu. Sel juhul kantakse tekkiv pinge üle kiu sees paiknevatele elastsetele elementidele. Elastsed omadused on müosiini filamentide, aktiini filamentide, Z-plaatide, pikisuunas paikneva sarkoplasmaatilise retikulumi ja lihaskiudude sarkolemma ristsildadel.

Isoleeritud lihasega tehtud katsetes ilmnevad lihase ja kõõluste sidekoe elementide venitused, millele kandub edasi põikisildade poolt tekkinud pinge.

Inimkehas isoleeritud kujul isotoonilist või isomeetrilist kontraktsiooni ei toimu. Reeglina kaasneb pinge arenguga lihase pikkuse lühenemine - auksotoonilise režiimi kontraktsioon

Kolmas on lõõgastusperiood, mil Ca 2+ ioonide kontsentratsioon väheneb ja müosiinipead eralduvad aktiini filamentidest.

Arvatakse, et ühe lihaskiu puhul on mis tahes sarkomeeri poolt välja töötatud pinge võrdne mis tahes muu sarkomeeri pingega. Kuna sarkomeerid on ühendatud järjestikku, on lihaskiudude kokkutõmbumise kiirus võrdeline selle sarkomeeride arvuga. Seega on üheainsa kokkutõmbumisega pika lihaskiu lühenemise kiirus suurem kui lühema oma. Lihaskiu poolt välja töötatud pingutus on võrdeline müofibrillide arvuga kius. Lihastreeningu ajal suureneb müofibrillide arv, mis on morfoloogiliseks substraadiks lihaste kontraktsiooni tugevuse suurendamisel. Samal ajal suureneb mitokondrite arv, mis suurendavad lihaskiu vastupidavust füüsilise koormuse ajal.

Eraldatud lihases määravad ühe kontraktsiooni ulatuse ja kiiruse mitmed lisategurid. Ühe kokkutõmbumise ulatuse määrab peamiselt kokkutõmbumises osalevate motoorsete üksuste arv. Kuna lihased koosnevad erineva erutuvuse tasemega lihaskiududest, on stiimuli suuruse ja reaktsiooni vahel teatud seos. Kokkutõmbumisjõu suurenemine on võimalik teatud piirini, pärast mida jääb kokkutõmbumise amplituud stiimuli amplituudi suurenemisega muutumatuks. Sel juhul osalevad kontraktsioonis kõik lihaskiud, millest lihased koosnevad.

Kõigi lihaskiudude kontraktsioonis osalemise olulisus ilmneb lühenemiskiiruse sõltuvuse uurimisel koormuse suurusest.

Kui lihaspinge lühenemise või arenemise perioodil rakendatakse teist stiimulit, toimub kahe järjestikuse kontraktsiooni summeerimine ja sellest tulenev reaktsioon amplituudis muutub oluliselt suuremaks kui ühe stiimuli korral; kui lihaskiudu või lihast stimuleeritakse sellise sagedusega, et lühenemise või pinge tekkimise perioodil tekivad korduvad stiimulid, siis tekib ja tekib üksikute kontraktsioonide täielik summeerimine. sile teetanus (Joon. 2.25, B). Teetanus on lihase tugev ja pikaajaline kokkutõmbumine. Arvatakse, et selle nähtuse aluseks on kaltsiumi kontsentratsiooni suurenemine rakus, mis võimaldab aktiini ja müosiini interaktsiooni reaktsiooni ning põikisildade abil lihasjõudu tekitada üsna pikka aega. Stimulatsiooni sageduse vähenemisega on võimalik variant, kui lõdvestusperioodil rakendatakse korduvat stiimulit. Sel juhul toimub ka lihaskontraktsioonide liitmine, kuid lihaskontraktsioonikõveral (joon. 2.25, D) täheldatakse iseloomulikku tagasitõmbumist - mittetäielik summeerimine või sakiline teetanus.

Teetanuse korral toimub lihaste kontraktsioonide summeerimine, samas kui lihaskiudude PD-d ei summeerita.

Looduslikes tingimustes ei esine skeletilihaste üksikuid kokkutõmbeid. lisandub või superpositsioon, üksikute neuromotoorsete üksuste kokkutõmbed. Samal ajal võib kontraktsioonijõud suureneda nii kontraktsioonis osalevate motoorsete üksuste arvu muutumise kui ka motoneuroniimpulsside sageduse muutumise tõttu. Impulsside sageduse suurenemise korral täheldatakse üksikute motoorsete üksuste kontraktsioonide summeerimist.

Kontraktsioonijõu suurenemise üheks põhjuseks looduslikes tingimustes on motoorsete neuronite tekitatud impulsside sagedus. Selle teiseks põhjuseks on ergastavate motoorsete neuronite arvu suurenemine ja nende ergastuse sageduse sünkroniseerimine. Motoorsete neuronite arvu suurenemine vastab kontraktsioonis osalevate motoorsete üksuste arvu suurenemisele ja nende ergastuse sünkroniseerimise astme suurenemine aitab kaasa amplituudi suurenemisele maksimaalse kontraktsiooni superpositsiooni ajal, mille on välja töötanud. iga mootoriüksus eraldi.

Eraldatud skeletilihase kontraktsioonijõud, kui muud asjaolud on võrdsed, sõltub lihase esialgsest pikkusest. Lihase mõõdukas venitamine viib selleni, et selle poolt arendatav jõud suureneb võrreldes venitamata lihase arendatava jõuga. Lihase elastsete komponentide olemasolu ja aktiivse kokkutõmbumise tõttu on passiivne pinge summeeritud. Maksimaalne kokkutõmbumisjõud saavutatakse sarkomeeri suurusega 2-2,2 mikronit (joonis 2.26). Sarkomeeri pikkuse suurenemine viib kokkutõmbumisjõu vähenemiseni, kuna aktiini ja müosiini filamentide vastastikuse kattumise ala väheneb. Sarkomeeri pikkusega 2,9 µm suudab lihas arendada ainult 50% oma maksimaalsest jõust.

Looduslikes tingimustes suureneb skeletilihaste kokkutõmbumisjõud nende venitamisel, näiteks massaaži ajal, gamma eferentide töö tõttu.

Absoluutne lihasjõud on maksimaalse lihasjõu ja selle füsioloogilise läbimõõdu suhe, s.o. maksimaalne koormus, mida lihas tõstab, jagatud kõigi lihaskiudude kogupindalaga. Kokkutõmbumise tugevus ei püsi kogu elu jooksul muutumatuna. Pikaajalise tegevuse tulemusena väheneb skeletilihaste töövõime. Seda nähtust nimetatakse väsimuseks. Samal ajal väheneb kontraktsioonide tugevus, suureneb varjatud kontraktsiooniperiood ja lõõgastusperiood.

11. Lihase üksikud kokkutõmbed, selle faasid. Lihaste erutuvuse muutuste faasid. Ühekordse kontraktsiooni tunnused vastsündinutel.

Seda innerveeriva lihase või motoorse närvi ärritus ühe stiimuliga põhjustab ühe lihase kontraktsiooni. See eristab kahte peamist faasi: kokkutõmbumise faas ja lõõgastumise faas. Lihaskiu kontraktsioon algab juba AP tõusva haru ajal. Kontraktsiooni kestus lihaskiu igas punktis on kümneid kordi pikem kui AP kestus. Seetõttu saabub hetk, mil AP on läbinud kogu kiu ja lõppenud, samal ajal kui kontraktsioonilaine on katnud kogu kiu ja selle lühenemine jätkub. See vastab lihaskiu maksimaalse lühenemise või pinge hetkele.

Iga üksiku lihaskiu kokkutõmbumine üksikute kontraktsioonide ajal järgib seadust " kõik või mitte midagi". See tähendab, et kokkutõmbumine, mis tekib nii läve- kui ka ülelävelise stimulatsiooni korral, on maksimaalse amplituudiga. Kogu lihase ühekordse kokkutõmbumise suurus sõltub ärrituse tugevusest. Lävestimulatsiooni korral on selle kokkutõmbumine vaevumärgatav, kuid ärrituse tugevuse suurenemisega see suureneb, kuni jõuab teatud kõrguseni, misjärel see jääb muutumatuks (maksimaalne kontraktsioon).See on tingitud asjaolust, et üksikute lihaskiudude erutuvus ei ole sama ja seetõttu ainult osa neist on erutatud nõrga ärritusega Maksimaalse kontraktsiooni korral on nad kõik erutatud Lihase kontraktsiooni laine kiirus on sama AP levimiskiirusega.Õla biitsepsis on see 3,5-5,0 m/sek.

Üksikkontraktsioon – kokkutõmbumine ühe stiimuliga. See hõlmab varjatud perioodi, kontraktsioonifaasi ja lõõgastusfaasi. Varjatud perioodi ajal toimub tulekindel faas. Kuid juba lühenemisfaasi alguses see taastatakse.

12. Lihaskontraktsioonide summeerimine. teetanilised kontraktsioonid.

Kui katses mõjutab üksikut lihaskiudu või kogu lihast kaks üksteisele kiiresti järgnevat tugevat üksikut stiimulit, siis on tulemuseks olev kokkutõmbumine suurem amplituudiga kui maksimaalne üksikkontraktsioon. Tundub, et esimese ja teise ärrituse põhjustatud kontraktiilsed mõjud ühinevad. Seda nähtust nimetatakse kontraktsioonide liitmiseks. Summeerimise toimumiseks on vajalik, et stiimulite vaheline intervall oleks teatud kestusega – see peab olema pikem kui refraktaarne periood, kuid lühem kui ühe kontraktsiooni kogu kestus, et teine ​​stiimul mõjuks lihasele enne, kui see on jõudnud. aeg lõõgastuda. Sel juhul on võimalikud kaks juhtumit. Kui teine ​​stimulatsioon saabub siis, kui lihas on juba lõdvestama hakanud, eraldab müograafilisel kõveral teise kontraktsiooni tippu esimesest lohk. Kui teine ​​ärritus toimib siis, kui esimene kokkutõmbumine ei ole veel saavutanud haripunkti, siis teine ​​kokkutõmbumine justkui sulandub esimesega, moodustades sellega ühtse summeeritud tipu. Nii täieliku kui ka mittetäieliku summeerimise korral PD-sid ei summeerita. Sellist summeeritud kokkutõmbumist vastuseks rütmilistele stiimulitele nimetatakse teetanuseks. Sõltuvalt ärrituse sagedusest on see sakiline ja sile.

Teetanuse kontraktsioonide liitmise põhjus seisneb Ca ++ ioonide kogunemises fibrillidevahelises ruumis kuni kontsentratsioonini 5 * 10 6 mM / l. Pärast selle väärtuse saavutamist ei too edasine Ca++ kogunemine kaasa teetanuse amplituudi suurenemist.

Pärast teetanilise ärrituse lõppemist ei lõdvene kiud esialgu täielikult ja nende esialgne pikkus taastub alles mõne aja möödudes. Seda nähtust nimetatakse post-teetaniliseks ehk residuaalseks kontraktuuriks. Ta on sellega seotud. et fibrillidevahelisest ruumist kulub rohkem aega kogu Ca ++ eemaldamiseks, mis sinna rütmiliste stiimulitega sattus ja ei jõudnud Ca-pumpade tööl täielikult sarkoplasmaatilise retikulumi tsisternidesse tõmbuda.

Kui pärast sileda teetanuse saavutamist suurendatakse stimulatsiooni sagedust veelgi, siis teatud sagedusega lihas hakkab äkki lõdvestuma. Seda nähtust nimetatakse pessimism . See tekib siis, kui iga järgmine impulss langeb eelmisest tulekindlaks.

13. Müofibrillide ultrastruktuur. Kokkutõmbuvad valgud (aktiin, müosiin). Reguleerivad valgud (troponiin, tropomüosiin) õhukestes protofibrillides. Lihaste kokkutõmbumise teooria.

Müofibrillid on lihaskiudude kontraktiilne aparaat. Vöötlihaskiududes jagunevad müofibrillid erinevate optiliste omadustega korrapäraselt vahelduvateks osadeks (ketasteks). Mõned neist lõikudest on anisotroopsed, st. neil on kahekordne murdumine. Tavalises valguses näivad nad tumedad, polariseeritud valguses aga pikisuunas läbipaistvad ja põikisuunas läbipaistmatud. Teised alad on isotroopsed ja näivad tavalises valguses läbipaistvad. Anisotroopsed piirkonnad on tähistatud tähega AGA, isotroopne - ma Ketta A keskel on valgusriba H, ja ketta I keskel on tume triip Z, mis on õhuke põikmembraan, mille poorid läbivad müofibrillid. Sellise tugistruktuuri olemasolu tõttu ei liigu üksikute müofibrillide paralleelsed üheväärtuslikud kettad ühe kiu sees kontraktsiooni ajal üksteise suhtes.

On kindlaks tehtud, et iga müofibrill on umbes 1 mikroni läbimõõduga ja koosneb keskmiselt 2500 protofibrillist, mis on piklikud molekulid, mis on polümeriseerunud valgu müosiini ja aktiini poolt. Müosiini filamendid (protofibrillid) on kaks korda paksemad kui aktiini filamendid. Nende läbimõõt on ligikaudu 100 angströmi. Lihaskiu puhkeseisundis paiknevad niidid müofibrilli sees nii, et õhukesed pikad aktiininiidid sisenevad oma otstega jämedate ja lühemate müosiini filamentide vahedesse. Sellises osas on iga jäme niit ümbritsetud 6 peenikesega. Tänu sellele koosnevad kettad I ainult aktiini filamentidest ja kettad A samuti müosiinfilamentidest. Hele triip H on puhkeperioodil aktiinifilamentidest vaba tsoon. Membraan Z, mis läbib ketta I keskosa, hoiab aktiini filamente koos.

Müosiinil olevad arvukad ristsillad on samuti müofibrillide ultramikroskoopilise struktuuri oluline komponent. Aktiini filamentidel on omakorda nn aktiivsed keskused, mis on puhkeolekus kaetud nagu ümbris spetsiaalsete valkudega - troponiini ja tropomüosiiniga. Kokkutõmbumine põhineb aktiini filamentide libisemisel müosiini filamentide suhtes. Sellise libisemise põhjustab töö nn. "keemiline varustus", st. perioodiliselt esinevad muutuste tsüklid ristsildade seisundis ja nende koostoime aktiini aktiivsete keskustega. Nendes protsessides mängivad olulist rolli ATP ja Ca+ ioonid.

Lihaskiu kokkutõmbumisel aktiini ja müosiini filamendid ei lühene, vaid hakkavad üksteisest üle libisema: aktiini filamendid liiguvad müosiini filamentide vahel, mille tulemusena lüheneb I ketaste pikkus ja A-ketaste pikkus. säilitavad oma suuruse, lähenedes üksteisele. H-riba peaaegu kaob, sest aktiini otsad on kontaktis ja lähevad isegi üksteise taha.

14. Ergastuse ja kontraktsiooni (elektromehaaniline sidestus) seos lihaskiududes. Kaltsiumiioonide roll. Sarkoplasmaatilise retikulumi funktsioon.

Skeletilihastes on looduslikes tingimustes lihaskontraktsiooni initsiaatoriks aktsioonipotentsiaal, mis levib ergastamisel mööda lihaskiu pinnamembraani.

Kui mikroelektroodi ots asetatakse lihaskiu pinnale Z-membraani piirkonnas, siis väga nõrga elektrilise stiimuli rakendamisel, mis põhjustab depolarisatsiooni, hakkavad I-kettad mõlemal pool stimulatsioonikohta. lühendada. sel juhul levib erutus sügavale kiudu, mööda membraani Z. Membraani teiste osade ärritus sellist efekti ei põhjusta. Sellest järeldub, et pinnamembraani depolariseerumine ketta I piirkonnas AP levimise ajal on kontraktiilse protsessi käivitaja.

Edasised uuringud on näidanud, et oluline vahelüli membraani depolarisatsiooni ja lihaskontraktsiooni alguse vahel on vabade CA++ ioonide tungimine fibrillaarsesse ruumi. Puhkeseisundis ladestub suurem osa lihaskius leiduvast Ca++-st sarkoplasmaatilises retikulumis.

Lihaste kokkutõmbumise mehhanismis mängib erilist rolli retikulumi osa, mis paikneb Z-membraani piirkonnas. kolmik (T-süsteem), millest igaüks koosneb õhukesest põiktorust, mis asub Z-membraani piirkonnas ja mis kulgeb üle kiudu, ja sarkoplasmaatilise retikulumi kahest külgmisest tsisternist, millesse on suletud Ca ++. Piki pinnamembraani leviv AP juhitakse sügavale kiudu piki kolmkõlade põiktorukesi. Seejärel kantakse erutus tsisternadesse, depolariseerib nende membraani ja see muutub CA++-le läbilaskvaks.

Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et vabadel Ca++ ioonidel on teatud kriitiline kontsentratsioon, mille juures algab müofibrillide kokkutõmbumine. See võrdub 0,2-1,5*10 6 iooniga kiu kohta. Ca++ kontsentratsiooni tõstmine 5*10 6-ni põhjustab juba maksimaalse vähenemise.

Lihase kontraktsiooni algus on ajastatud tõusva AP põlve esimese kolmandikuni, kui selle väärtus ulatub ligikaudu 50 mV-ni. Arvatakse, et just sellel depolarisatsioonitasemel saab Ca++ kontsentratsioon aktiini ja müosiini vahelise interaktsiooni alguse läveks.

Ca++ vabanemise protsess peatub pärast AP piigi lõppu. Sellegipoolest jätkub kokkutõmbumine, kuni hakkab tööle mehhanism, mis tagab Ca ++ tagasipöördumise retikulumi tsisternidesse. Seda mehhanismi nimetatakse "kaltsiumipumbaks". Selle töö tegemiseks kasutatakse ATP lagunemisel saadud energiat.

Fibrillidevahelises ruumis interakteerub Ca++ valkudega, mis sulgevad aktiini filamentide aktiivseid keskusi - troponiini ja tropomüosiini, andes võimaluse müosiini ristsildade ja aktiini filamentide reaktsiooniks.

Seega on sündmuste jada, mis viib lihaskiu kokkutõmbumiseni ja seejärel lõdvestumiseni, praegu järgmine:

15. Väsimus lihastööl. Väsimuse põhjused. Aktiivse puhkuse mõiste.

Väsimus on raku, organi või kogu organismi töövõime ajutine langus, mis tekib töö tulemusena ja kaob pärast puhkust.

Kui isoleeritud lihast, millele on riputatud väike koormus, ärritatakse pikka aega rütmiliste elektriliste stiimulitega, siis selle kontraktsioonide amplituud väheneb järk-järgult, kuni see langeb nullini. Väsimuskõver registreeritakse. Koos kontraktsioonide amplituudi muutumisega väsimuse ajal pikeneb kontraktsiooni varjatud periood, pikeneb lihaste lõdvestumise periood ja tõuseb stimulatsioonilävi, s.t. erutuvus väheneb. Kõik need muutused ei toimu kohe pärast töö algust, on teatud periood, mille jooksul suureneb kontraktsioonide amplituud ja lihaste erutuvus veidi suureneb. Samal ajal muutub see kergesti venitatavaks. Sellistel juhtudel öeldakse, et lihas on "sisse töötatud", st. kohandub töötama etteantud rütmis ja ärrituse tugevusega. Pärast töövõimeperioodi algab stabiilse jõudluse periood. Edasise pikaajalise ärrituse korral tekib lihaskiudude väsimus.

Kehast isoleeritud lihase efektiivsuse langus selle pikaajalise ärrituse ajal on tingitud kahest peamisest põhjusest. Esimene neist on see, et kontraktsioonide ajal kogunevad lihasesse ainevahetusproduktid (Ca ++ seotav fosforhape, piimhape jne), mis mõjuvad lihaste töövõimele pärssivalt. Mõned neist toodetest, nagu ka Ca ioonid, difundeeruvad kiududest väljapoole peritsellulaarsesse ruumi ja avaldavad pärssivat mõju erutuva membraani võimele genereerida AP-d. Seega, kui väikeses koguses Ringeri vedelikku asetatud isoleeritud lihas väsitakse täielikult, piisab lihaste kontraktsioonide taastamiseks pesulahuse vahetamisest.

Teine isoleeritud lihase väsimuse tekkimise põhjus on selles olevate energiavarude järkjärguline ammendumine. Pikaajalise töö korral väheneb glükogeeni sisaldus lihastes järsult, mille tagajärjel on regeneratsiooniprotsessid häiritud. ATP süntees vähendamise elluviimiseks vajalik CF.

Tuleb märkida, et organismi loomulikes eksisteerimise tingimustes kujuneb motoorse aparatuuri väsimine pikaajalisel tööl hoopis teisiti kui katses isoleeritud lihasega. See ei tulene mitte ainult asjaolust, et lihaseid varustatakse kehas pidevalt verega ja seetõttu saab see koos sellega vajalikke toitaineid ja vabaneb ainevahetusproduktidest. Peamine erinevus seisneb selles, et kehas tulevad ergastavad impulsid lihasesse närvist. Neuromuskulaarne sünaps väsib palju varem kui lihaskiud, tingituna kogunenud vahendaja kiirest ammendumisest. See põhjustab närvist lihasesse erutuste ülekandumise blokaadi, mis hoiab ära lihase kurnatuse, mis on tingitud pikaajalisest tööst. Terves organismis väsivad närvikeskused (närvi-närvi kontaktid) töö käigus veelgi varem.

Roll närvisüsteem kogu organismi väsimust tõestavad hüpnoosiväsimuse uuringud (kettlebell-korv), "aktiivse puhkuse" mõju kindlakstegemine väsimusele, sümpaatilise närvisüsteemi roll (Orbeli-Ginetsinsky nähtus) jne.

Ergograafiat kasutatakse lihaste väsimuse uurimiseks inimestel. Väsimuskõvera kuju ja tehtud töö hulk on erinevatel inimestel ja isegi samal teemal erinevates tingimustes tohutult erinev.

16. Silelihaste füsioloogilised iseärasused. Silelihaste plastiline toon.

Silelihaste oluline omadus on selle suur plastist , need. võime säilitada venitusega antud pikkust pinget muutmata. Skeletilihas seevastu lüheneb kohe pärast koormuse eemaldamist. Silelihas jääb venitatuks, kuni mingi ärrituse mõjul toimub selle aktiivne kokkutõmbumine. Plastsuse omadus on õõnesorganite normaalseks tegevuseks väga oluline - tänu sellele muutub õõnesorgani sees rõhk selle erineva täitumisastmega suhteliselt vähe.

Silelihaseid on erinevat tüüpi. Enamiku õõnesorganite seintes on 50–200 mikroni pikkused ja 4–8 mikroni läbimõõduga lihaskiud, mis on üksteisega väga tihedalt külgnevad ning seetõttu tundub mikroskoobi all vaadatuna, et need on morfoloogiliselt üks. Elektronmikroskoopiline uuring näitab aga, et neid eraldavad üksteisest rakkudevahelised vahed, mille laius võib olla 600-1500 angströmi. Sellest hoolimata toimivad silelihased ühtse üksusena. See väljendub selles, et AP ja aeglased depolarisatsioonilained levivad vabalt ühest kiust teise.

Mõnes silelihases, näiteks silma tsiliaarlihases või iirise lihastes, paiknevad kiud eraldi ja igaühel neist on oma innervatsioon. Enamikus silelihastes paiknevad motoorsed närvikiud vaid vähesel hulgal kiududel.

Automaatse silelihaskiudude puhkepotentsiaalil on pidevad väikesed kõikumised. Selle väärtus intratsellulaarsel määramisel on 30-70 mV. Automaatsuseta silelihaskiudude puhkepotentsiaal on stabiilne ja võrdne 60-70 mV-ga. Mõlemal juhul on selle väärtus väiksem kui skeletilihaste puhkepotentsiaal. See on tingitud asjaolust, et silelihaskiudude membraani rahuolekus iseloomustab suhteliselt kõrge Na-ioonide läbilaskvus. Samuti on silelihaste toimepotentsiaal mõnevõrra madalam kui skeletilihastes. Puhkepotentsiaali ületamine ei ületa 10-20 mV.

AP esinemise ioonmehhanism silelihastes on mõnevõrra erinev skeletilihaste omast. On kindlaks tehtud, et membraani regeneratiivne depolarisatsioon, mis on paljude silelihaste aktsioonipotentsiaali aluseks, on seotud membraani läbilaskvuse suurenemisega Ca++ ioonide, mitte Na+ suhtes.

Paljudele silelihastele on iseloomulik spontaanne, automaatne tegevus. Seda iseloomustab membraani puhkepotentsiaali aeglane vähenemine, millega teatud taseme saavutamisel kaasneb AP tekkimine.

Närvi- ja skeletilihaskiududes levib erutus lokaalsete elektrivoolude kaudu, mis tekivad rakumembraani depolariseeritud ja naabruses asuvate puhkeosade vahel. Sama mehhanism on omane silelihastele. Erinevalt skeletilihastest võib silelihastes aga ühest kiust lähtuv aktsioonipotentsiaal levida külgnevatesse kiududesse. Selle põhjuseks on asjaolu, et silelihasrakkude membraanis naaberrakkudega kokkupuute piirkonnas on suhteliselt madala takistusega alad, mille kaudu ühes kius tekkinud vooluaasad lähevad kergesti naaberrakkudesse, põhjustades nende membraanide depolarisatsioon. Selles osas sarnaneb silelihas südamelihasega. Ainus erinevus seisneb selles, et südames ergastub kogu lihas ühest rakust, silelihastes aga levib ühes piirkonnas tekkiv AP sellest vaid teatud kaugusel, mis sõltub rakendatava stiimuli tugevusest.

Teine silelihaste oluline tunnus on see, et AP levib allapoole ainult siis, kui rakendatav stiimul ergastab samaaegselt teatud minimaalse arvu lihasrakke. Selle "kriitilise tsooni" läbimõõt on umbes 100 mikronit, mis vastab 20-30 paralleelsele rakule. Ergastuse juhtivuse kiirus erinevates silelihastes on vahemikus 2–15 cm/sek. need. palju vähem kui skeletilihastes.

Nagu ka skeletilihastes, on neil sujuvate aktsioonipotentsiaalide puhul lähteväärtus kontraktiilse protsessi alguseks. Ergastuse ja kokkutõmbumise vaheline seos viiakse siin samuti läbi Ca ++ abil. Silelihaskiududes on sarkoplasmaatiline retikulum aga halvasti ekspresseeritud, seetõttu on kontraktsioonimehhanismis juhtiv roll nendel Ca++ ioonidel, mis AP genereerimisel lihaskiududesse tungivad.

Suure ühekordse ärrituse korral võib tekkida silelihaste kontraktsioon. Selle kokkutõmbumise varjatud periood on palju pikem kui luustiku periood, ulatudes 0,25-1 sekundini. Kontraktsiooni enda kestus on samuti suur - kuni 1 minut. Lõdvestus on eriti aeglane pärast kokkutõmbumist. Kontraktsioonilaine levib läbi silelihaste sama kiirusega kui erutuslaine (2-15 cm/sek). Kuid see kontraktiilse aktiivsuse aeglus on ühendatud suure silelihaste kontraktsiooni jõuga. Niisiis, lindude mao lihased on võimelised tõstma 2 kg 1 ruutmeetri kohta. selle ristlõige.

Kontraktsioonide aegluse tõttu lähevad silelihased isegi harvaesineva rütmilise stimulatsiooni korral (10-12 minutis) kergesti üle pikaajaliseks püsiva kontraktsiooni olekusse, mis meenutab skeletilihaste teetanust. Sellise vähendamise energiakulud on aga väga madalad.

Silelihaste automatiseerimise võime on omane nende lihaskiududele ja seda reguleerivad närvielemendid, mis paiknevad silelihasorganite seintes. Automaatsuse müogeensust on tõestatud närvielementidest vabastatud sooleseina lihaste ribadega tehtud katsetega. Silelihas reageerib kõikidele välismõjudele, muutes spontaanse rütmi sagedust, mille tulemuseks on lihase kokkutõmbumine või lõdvestumine. Soolestiku silelihaste ärrituse mõju sõltub stimulatsiooni sageduse ja spontaanse rütmi loomuliku sageduse vahelisest suhtest: madala tooniga - harvaesinev spontaanne AP - rakendatav ärritus tõstab toonust, kõrge toonuse korral lõõgastus tekib vastusena ärritusele, kuna impulsside liigne suurenemine toob kaasa asjaolu, et iga järgmine impulss langeb eelmisest tulekindluse faasi.

17. Närvikiudude ehitus ja funktsioonid. Ergutamise mehhanism

müeliniseerunud ja müeliniseerimata närvikiud. Ranvieri vaheltlõigete tähtsus.

Aksonite põhiülesanne on juhtida neuronis tekkivaid impulsse. Aksonid võivad olla kaetud müeliini ümbrisega (müeliniseerunud kiud) või ilma selleta (müeliniseerimata kiud). Müeliniseerunud kiud esinevad sagedamini motoorsetes närvides, autonoomses (vegetatiivses) närvisüsteemis domineerivad müeliniseerimata kiud.

Individuaalne müeliniseerunud närvikiud koosneb aksiaalsest silindrist, mis on kaetud Schwanni rakkude poolt moodustatud müeliini ümbrisega. Aksiaalsel silindril on membraan ja aksoplasma. Müeliinkesta on Schwanni raku toode ja koosneb 80% kõrge oomilise takistusega lipiididest ja 20% valgust.

Müeliini ümbris ei kata aksiaalset silindrit pideva kattega, vaid katkeb, jättes aksiaalsesse silindrisse lahtised alad, mida nimetatakse sõlmede lõikepunktideks (Ranvier intercepts). Nende lõikepunktide vaheliste lõikude pikkus on erinev ja sõltub närvikiu paksusest: mida paksem see on, seda pikem on lõikepunktide vaheline kaugus (joon. 2.17).

Müeliniseerimata närvikiude katab ainult Schwanni ümbris.

Ergastuse juhtivus müeliniseerimata kiududes erineb müeliniseerunud kiudude omast membraanide erineva struktuuri tõttu. Müeliniseerimata kiududes katab erutus järk-järgult aksiaalse silindri membraani naaberosasid ja levib seega aksoni lõpuni. Ergastuse levimiskiirus piki kiudu määratakse selle läbimõõduga.

Müeliniseerimata närvikiududes, kus metaboolsed protsessid ei taga ergastusele kulutatud energia kiiret kompenseerimist, toimub selle ergastuse levik järk-järgult nõrgenedes - vähenedes. Ergutuse vähenev juhtivus on iseloomulik madala organiseeritud närvisüsteemile.

Kõrgematel loomadel, peamiselt müeliinkesta olemasolu ja närvikiudude metabolismi täiuslikkuse tõttu, möödub erutus tuhmumata, vähenemata. Seda soodustab võrdse laengukiu olemasolu kogu membraanis ja selle kiire taastumine pärast ergastuse möödumist.

Müeliinikiududes katab erutus ainult sõlmede lõikepunktide piirkondi, see tähendab, et see möödub müeliiniga kaetud tsoonidest. Seda ergastuse juhtivust piki kiudu nimetatakse soolane (hüppamine). Sõlmede lõikepunktides ulatub naatriumikanalite arv 12 000-ni 1 µm kohta, mis on palju rohkem kui üheski teises kiuosas. Selle tulemusena on sõlmede lõikepunktid kõige erutavamad ja tagavad suure ergastuskiiruse. Ergastuse juhtivuse aeg piki müeliinikiudu on pöördvõrdeline lõikepunktide vahelise pikkusega.

Ergutuse juhtivus piki närvikiudu ei häiri pikka aega (palju tunde). See näitab närvikiudude vähest väsimust. Arvatakse, et närvikiud on suhteliselt väsimatu, kuna selles toimuvad energia taassünteesi protsessid piisavalt suure kiirusega ja neil on aega ergastuse läbimisel tekkiva energiakulu taastamiseks.

Ergutamise hetkel kulub närvikiu energia naatrium-kaaliumpumba tööle. Eriti suured energiakulutused tekivad Ranvieri sõlmedes, kuna siin on naatrium-kaaliumkanalite tihedus.

J. Erlanger ja X. Gasser (1937) olid esimesed, kes klassifitseerisid närvikiud ergastuse juhtivuse kiiruse järgi. Ekstratsellulaarse elektroodi kasutamisel ilmneb erinev ergastuse juhtivuse kiirus mööda seganärvi kiude. Eraldi registreeritakse erinevatel kiirustel ergastust juhtivate kiudude potentsiaalid (joonis 2.18).

Sõltuvalt ergastuse kiirusest jagatakse närvikiud kolme tüüpi: A, B, C. A-tüüpi kiud omakorda nelja rühma: A α , A β , A γ , A δ . A-rühma kiududel on suurim juhtivuskiirus (kuni 120 m/s). α , mis koosneb kiududest läbimõõduga 12-22 mikronit. Teised kiud on väiksema läbimõõduga ja vastavalt sellele toimub nende kaudu ergastamine väiksema kiirusega (tabel 2.4).

Närvitüvi moodustub suur hulk kiududest, aga igaüht neist läbiv erutus ei kandu üle naaberkiududele. Seda ergastuse juhtivuse tunnust piki närvi nimetatakse Ergastuse isoleeritud juhtivuse seadus mööda ühte närvikiudu. Sellise juhtivuse võimalusel on suur füsioloogiline tähtsus, kuna see tagab näiteks iga neuromotoorse üksuse kontraktsiooni eraldamise.

Närvikiu võime isoleeritult ergastust läbi viia tuleneb ümbriste olemasolust ja ka sellest, et kiududevahelisi ruume täitva vedeliku takistus on palju väiksem kui kiudmembraani takistus. Seetõttu suunatakse ergastatud kiust väljuv vool vedeliku sisse ja osutub naaberkiudude ergastamiseks nõrgaks. Vajalik seisukord ergastuse juhtimine närvis ei ole mitte ainult selle anatoomiline järjepidevus, vaid ka selle füsioloogiline terviklikkus. Igas metalljuhis voolab elektrivool seni, kuni juht säilitab füüsilise järjepidevuse. Närvi "juhi" jaoks sellest seisundist ei piisa: närvikiud peab säilitama ka füsioloogilise terviklikkuse. Kui kiumembraani omadusi rikutakse (ligeerimine, blokaad novokaiini, ammoniaagiga jne), peatub ergastuse juhtimine piki kiudu. Teine omadus, mis on iseloomulik ergastuse juhtivusele piki närvikiudu, on kahepoolse juhtivuse võime. Stimulatsiooni rakendamine kiu pinnale kahe eralduselektroodi vahel põhjustab nende all elektripotentsiaali.

Tabel - ergastuse juhtivuse kiirus piki närvikiude

Kiudude rühm	Kiu läbimõõt, µm	Juhtimiskiirus, m/s

18. Mööda närve ergastuse läbiviimise seadused. Närvikiudude klassifikatsioon. Ergutuse juhtivuse kiirus piki närvikiude, selle vanusega seotud tunnused.

19. Neuromuskulaarse sünapsi struktuur. Ergutuse ülekandemehhanism närvist lihasesse.Otsaplaadi potentsiaal, selle omadused.

Sünapsid on kontaktid, mille kaudu neuronid loovad iseseisvad koosseisud. Sünaps on keeruline struktuur ja koosneb presünaptilisest osast (signaali edastava aksoni otsast), sünaptilisest lõhest ja postsünaptilisest osast (tajuva raku struktuur).

Neuromuskulaarsed sünapsid tagavad ergastuse juhtimise närvikiust lihasesse tänu mediaatorile atsetüülkoliinile, mis närvilõpme ergastamisel läheb sünaptilisse pilusse ja toimib lihaskiu otsaplaadile.

Presünaptilises otsas moodustub atsetüülkoliin, mis koguneb vesiikulite kujul. Mööda aksonit, sünapsi presünaptilist osa, kulgevat elektrilist impulssi ergastatuna muutub selle membraan atsetüülkoliinile läbilaskvaks.

See läbilaskvus on võimalik tänu sellele, et presünaptilise membraani depolarisatsiooni tulemusena avanevad selle kaltsiumikanalid. Ca2+ ioon siseneb sünapsilõhest sünapsi presünaptilisse ossa. Atsetüülkoliin vabaneb ja siseneb sünaptilisse pilusse. Siin suhtleb see oma retseptoritega lihaskiule kuuluva postsünaptilise membraani juures. Retseptorid, olles erutatud, avavad membraani lipiidikihti ehitatud valgukanali. Avatud kanali kaudu tungivad Na + ioonid lihasrakku, mis viib lihasraku membraani depolarisatsioonini, mille tulemusena tekib nn otsaplaadi potentsiaal (EPP). Kuna see potentsiaal on tavaliselt alati üle läve, põhjustab see aktsioonipotentsiaali, mis levib mööda lihaskiudu ja põhjustab kokkutõmbumist. Otsaplaadi potentsiaal on lühike, kuna esiteks eraldub atsetüülkoliin kiiresti retseptoritest ja teiseks hüdrolüüsib seda AChE.

Neuromuskulaarne sünaps edastab ergastuse ühes suunas: närvilõpust lihaskiu postsünaptilise membraanini, mis on tingitud keemilise lüli olemasolust neuromuskulaarse ülekande mehhanismis.

Ergastuse kiirus läbi sünapsi on palju väiksem kui piki närvikiudu, kuna kulub aega presünaptilise membraani aktiveerimiseks, kaltsiumi läbimiseks, atsetüülkoliini vabanemiseks sünaptilisse pilusse, postsünaptilise membraani depolariseerimiseks. ja PKP areng.

Eesmärk: näitavad, et rakumembraanil on selektiivne läbilaskvus. Näidake membraani rolli fagotsütoosi ja pinotsütoosi protsessis.

Varustus: mikroskoobid, katteklaasid ja objektiklaasid, skalpellid, tükeldamisnõelad, vee ja lahuste tassid, filterpaber, pipetid, tint. Ripslaste, amööbide, elodealehtede kultuur. NaCl või KCl lahused, CaCl või MgCl lahused, 2% albumiini lahus, 10% NaCl lahus, destilleeritud vesi.

Tööprotsess:

Asetage ripsloomad NaCl või KCl nõrga lahusesse. Valmistage ette mikroskoobi alusklaas. On näha rakkude kortsumist, mis näitab rakuseina läbilaskvust. Sel juhul eraldub rakust vesi keskkonda. Viige rakud tilga destilleeritud vette või tõmmake lahus filterpaberiga katteklaasi alt ja asendage see destilleeritud veega. Jälgige, kuidas rakud paisuvad, kui vesi neisse siseneb.

Asetage infusoorium madala kontsentratsiooniga CaCl või MgCl lahusesse (sama, mis eelmine lahus). Ripslased elavad edasi, deformatsioone ei täheldata. Ca ja Mg ioonid vähendavad erinevalt Na ja K ioonidest rakumembraani läbilaskvust. Vesi läbi kesta ei liigu.

Asetage amööb tilga 2% albumiini lahusesse (kana munavalge). Valmistage ette mikroskoobi alusklaas. Mõne aja pärast hakkavad amööbi pinnale moodustuma mullid, eendid, torukesed. Tundub, et amööbi pind "keeb". Sellega kaasneb intensiivne vedeliku liikumine membraani pinna lähedal. Vedelikumullid on ümbritsetud tsütoplasma eenditega. mis seejärel suletakse. Pinotsüütilised vesiikulid ilmuvad mõnikord ootamatult, mis näitab vedeliku tilga kiiret hõivamist koos selles lahustuva ainega.

Asetage amööb suhkrulahusesse. Pinotsütoos puudub. Pinotsütoosi põhjustavad ainult rakumembraani pindpinevust alandavad ained, näiteks aminohapped, mõned soolad. Tilga vedeliku sisse, milles amööbid asuvad, sisestage veidi peeneks jahvatatud rümp. Valmistage mikroskoobi jaoks ette ettevalmistus. Mõne aja pärast hakkavad amööbid aeglaselt liikuma rümba terade poole, vabastades pseudopoodiad. Rümba terad kinnituvad pseudopoodide pinnale, seejärel ümbritsetakse nendega aeglaselt ja mõne aja pärast sukeldatakse tsütoplasmasse. Jälgige mikroskoobi all amööbil fagotsütoosi nähtust.

Elodea rakkude tsütoplasmas on näha palju ümarovaalseid rohelisi kehakesi - need on kloroplastid. Uurige rakke lehe keskveeni lähedal. Nad suudavad tuvastada tsütoplasma ja plastiidide liikumist mööda seinu. Kui liigutus on vaevumärgatav, soojendage preparaati elektrilambi all.

Visandage kõik, mida slaididel nägite. Arutage rühmades nähtud protsesse, püüdke neid selgitada.

Taimede ja loomade aromorfoosi ja idioadaptatsiooni laboratoorsed tööd

Eesmärk: näidata konkreetsetel näidetel aromorfoosiga suurte süstemaatiliste rühmade teket, tutvuda näidetega organismide võimalikust idioadaptatsioonist (degeneratsioonid), paljastada inimtegevuse mõju orgaanilise evolutsiooni põhisuundadele

Varustus: taimede herbaariumid (sammal, jahubanaan, okaspuud, katteseemnetaimed), okastega taimed, kuhi (kaameli okas, metsik roos), lindude noka ja jalgade joonised, kaitsva (maskeeriva) värviga loomad, raikalad.

Tööprotsess:

Analüüsides eoste, seemne- ja katteseemnetaimede põhitunnuseid, mõista taimede aromorfoose

Määrake idioadaptatsioon taimede okaste ja näärmekiudude järgi

Analüüsige näiteid idioadaptatsioonist: erinevates keskkonnatingimustes elavate lindude noka ja jalgade ehitus

Teha kindlaks idioadaptatsiooni põhjused raikala struktuuris

1. Õpilastel on oskused luua põhjuse ja tagajärje seoseid.

2. Bioloogilisi objekte käsitletakse bioloogiliste süsteemidena.

3. Omama ühtse riigieksami KIM-ide C osa ülesandeid lahendada.

Laboratoorsed tööd. Teema. Valkude tuvastamine bioloogilised objektid.

Sihtmärk. Tõesta valkude olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus.

Katseklaaside, pipeti, veevanni, tilgutiga alus.

Munavalgelahus, 10% NaOH lahus, 1% vasksulfaat, ninhüdriin (0,5% vesilahus), lämmastikhape (kontsentreeritud).

Biureti reaktsioon otsustavusele peptiidside. Meetod põhineb peptiidsideme võimel leeliselises keskkonnas moodustada vasksulfaadiga värvilisi kompleksühendeid.

Tööprotsess.

1. Lisage katseklaasi 5 tilka 1% munavalget (valk filtreeritakse läbi marli, seejärel lahjendatakse destilleeritud veega 1:10), kolm tilka 10% naatriumhüdroksiidi lahust ja 1 tilk 1% vasksulfaadi lahust ja segada.

Toru sisu omandab sinakasvioletse värvuse.

ninhüdriini reaktsioon. Valgud, polüpeptiidid ja vabad aminohapped annavad ninhüdriiniga sinise või violetse värvuse.

Tööprotsess.

1. Võtke 5 tilka 10% munavalgelahust, lisage 5 tilka 0,5% ninhüdriini vesilahust ja kuumutage.

2-3 minuti pärast tekib roosa või sinakasvioletne värvus.

Ksantoproteiini reaktsioon (kreeka keeles xantos - kollane).Selle reaktsiooni abil leitakse proteiinis tsüklilised aminohapped, mis sisaldavad benseeniringe (trüptofaan, türosiin jt).

Tööprotsess.

1,5 tilka 1% munavalgelahust, lisada 3 tilka kontsentreeritud lämmastikhapet (ettevaatlikult) ja kuumutada. Pärast jahutamist lisage katseklaasi tilgad 10% naatriumhüdroksiidi lahust, kuni ilmub oranž värvus (seda seostatakse nende nitroühendite naatriumsoolade moodustumisega).

Laboratoorsed tööd. Teema. Süsivesikute tuvastamine bioloogilistes objektides.

Sihtmärk. Tõesta süsivesikute olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus. Rack katseklaasidega. Pipetid, veevann.

1% tärkliselahus, 1% sahharoosilahus, 1% fruktoosilahus, 1% kaaliumjodiidis lahustatud joodilahus, 50 mm piirituses lahustatud naftool (enne kasutamist 5 korda veega lahjendatud), 1% alkoholilahus, tümool.

Kontsentreeritud väävelhape, Selivanovi reaktiiv: 0,5 g resortsinooli lahustatuna 100 ml 20% vesinikkloriidhappes

Tärklise tuvastamine.

Tööprotsess.

1. Lisage katseklaasi 10 tilka 1% tärklise lahust ja üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Täheldatakse sinist-lillat värvi.

süsivesikute tuvastamine.

Kasutades reaktsiooni naftooli või tümooliga, tuvastatakse väikeses koguses süsivesikuid või süsivesikute komponente kompleksühendites.

Tööprotsess.

1. Lisage kahte katseklaasi 10 tilka 1% sahharoosilahust.

Ühes lisage 3 tilka naftooli 1% alkoholilahust. Teises katseklaasis - 3 tilka tümooli 1% alkoholilahust. Valage mõlemasse (ettevaatlikult) 0,5 ml kontsentreeritud väävelhapet ja jälgige naftooliga katseklaasis violetset värvi ja tümooliga katseklaasi punast värvi kahe vedeliku piiril.

Fruktoosi tuvastamine (Selivanovi reaktsioon).

Fruktoos annab vesinikkloriidhappe ja resortsinooliga kuumutamisel kirsipunase värvuse.

Tööprotsess.

1. Valage katseklaasi 10 tilka Selivanovi reaktiivi 2 tilka 1% fruktoosilahust ja soojendage õrnalt (tekib punane värv).

Laboratoorsed tööd. Teema. Lipiidide tuvastamine bioloogilistes objektides.

Sihtmärk. Tõesta lipiidide olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus.

1. Stend katseklaaside, veevanni, pipeti, klaastopside, pulkade, marliga.

2.Letitiin, alkoholilahus (kana munakollane), kolesterool, 1% kloroformi lahus, kontsentreeritud väävelhape, atsetoon.

letsitiini tuvastamine.

Letsitiin kuulub fosfolipiidide rühma, on osa rakumembraanidest. See moodustab suurema osa ajukoest.

Tööprotsess.

1. Valage 10 tilka atsetooni kuiva katseklaasi; klaasi panna? kana munakollane.

Pulgaga segades lisa tilkhaaval 40 ml kuuma alkoholi.

Kui lahus on jahtunud, filtreerige see kuiva katseklaasi. Filtraat peab olema selge. Reaktiiv tuleb enne kasutamist ette valmistada. Välja langeb valge sade.

kolesterooli tuvastamine.

Kolesterool on rasvataoline aine, millel on keha jaoks suur tähtsus. Sisaldub paljude elundite ja kudede membraanides, on sapphapete, D-vitamiini, suguhormoonide, neerupealiste koore hormoonide eelkäija. Reaktsioon põhineb selle võimel vabastada vett ja kondenseeruda värvilisteks ühenditeks.

Tööprotsess.

1. Valage kuiva katseklaasi 10 tilka kolesterooli 1% kloroformilahust ja (ettevaatlikult) piki anuma seina 0,5 ml kontsentreeritud väävelhapet. Loksutage (ettevaatlikult) Ilmub ülemise kloroformikihi punakasoranž värvus.

Laboratoorsed tööd. Teema. Tõendid valkude toimimise kohta biokatalüsaatoritena (ensüümidena).

Sihtmärk. Tõestada valgu-ensüümide katalüütilist toimet, näidata nende kõrget spetsiifilisust, kõrgeimat aktiivsust füsioloogilises keskkonnas.

Varustus. Katseklaasidega alus, 1 ml pipetid, veevann, termostaat.

1% tärkliselahus, sahharoosilahus, 1% joodilahus kaaliumjodiidis, 5% vasksulfaadi lahus, 10% naatriumhüdroksiidi lahus, 2% sahharoosilahus, 0,2% vesinikkloriidhappe lahus.

Tööprotsess.

1. Tärklise ensümaatiline hüdrolüüs.

Sülje amülaas toimib ensüümina, mis hüdrolüüsib tärklise selle koostisosadeks (maltoos, glükoos). Katse tulemuste hindamine viiakse läbi värvireaktsioonide abil Trommeri reaktsiooni joodiga.

Hüdrolüüsimata tärklis annab joodiga sinise värvuse ja negatiivse Trommeri reaktsiooni. Tärklise hüdrolüüsi saadused ei reageeri joodiga, kuid reageerivad positiivselt Trommeri reagendiga.

1. Valage kahte katseklaasi 10 tilka 1% tärkliselahust.

2. Lisage ühele neist (katseklaas nr 1) 4 tilka vett (kontroll).

Teises (katseklaasis nr 2) lisage 4 tilka süljelahust, lahjendage sülge 5 korda.

3. Segage ja asetage 15 minutiks veevanni või termostaadi. 37 kraadi juures. KOOS.

4. Võtke katseklaasist 4 tilka uuritavat ainet ja lisage see 2 erinevasse katseklaasi.

5. Ühele lisage üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Teises lisage üks tilk 5% vasksulfaadi lahust ja 4 tilka 10% naatriumhüdroksiidi lahust ning kuumutage õrnalt keemiseni (Trommeri reaktsioon).

6. Teeme sama ka katseklaasi nr 2 sisuga. Tulemus peaks näitama, et tärklise hüdrolüüsi vee juuresolekul ei toimu ja reaktsioon joodiga peaks olema positiivne. Trommeri reaktsioon on negatiivne (vaskoksiidi hüdroksiid on sinine). Sülje amülaasi juuresolekul peaksid tulemused olema vastupidised, kuna tärklise hüdrolüüs on toimunud.

Joodiga reaktsiooni ei toimu ja Trommeri reaktsioonis tekib telliskivipunane värvus (vaskoksiid I).

II. Ensüümide toime spetsiifilisus.

Iga ensüüm toimib ainult ühele ainele või sarnaste substraatide rühmale. See on tingitud ensüümi struktuuri, selle aktiivse keskpunkti ja substraadi struktuuri vastavusest. Näiteks amülaas toimib ainult tärklisele.

Sahharoosi valmistamine.

Jahvatage 1,100 g pärmi ja valage vesi (400 ml) 2 tunni pärast filtreerige ja hoidke külmkapis.

2. Lisage kahte katseklaasi (nr 1 ja nr 2) 10 tilka 1% tärkliselahust.

Katseklaasidesse nr 3 ja nr 4 lisada 10 tilka 2% sahharoosilahust.

3. Katseklaasidesse nr 1 ja nr 3 lisada 4 tilka 5 korda lahjendatud süljelahust.

Katseklaasidesse nr 2 ja nr 4 lisada 4 tilka sahharoosi.

4. Sega läbi ja jäta 15 minutiks 37 kraadise temperatuuriga termostaadi seisma. KOOS.

5. Seejärel viige kõigi nelja katseklaasi sisuga läbi reaktsioonid joodi ja Trommeriga

Ensüümide toime spetsiifilisuse määramine

Järeldustes tuleb märkida, millises katseklaasis ja mis tingimustel ensüümide toimet leiti ning miks.

III. Keskmise pH mõju ensüümi aktiivsusele.

Iga ensüümi jaoks on teatud väärtus keskkonnas, mille juures see avaldab suurimat aktiivsust. Söötme pH muutus põhjustab ensüümi aktiivsuse vähenemise või täieliku pärssimise.

1. Valage 1 ml destilleeritud vett 8 katseklaasi.

2. Katseklaasi nr 1 lisage 1 ml 0,2% vesinikkloriidhappe lahust. Sega.

3. Võtke üks ml segu katseklaasist nr 1 ja viige see katseklaasi nr 2. Segage, valage 1 ml ja viige katseklaasi nr 3 jne.

4. Võtke katseklaasist nr 8 1 ml ja valage see välja. Saame erineva pH keskkonna.

4. Igasse katsutisse lisage 2 ml 1% tärkliselahust ja 1 ml süljelahust, mis on lahjendatud 1:10.

5. Raputage katseklaase ja asetage termostaadi 15 minutiks 37 kraadi juurde. KOOS.

6. Jahutage ja lisage kõikidesse katseklaasidesse üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Täielik hüdrolüüs toimub katseklaasides nr 5 ja nr 6, kus lahuse pH on vahemikus 6,8-7,2, st amülaasi toime jaoks optimaalne.

Laboratoorsed tööd. Teema. Deoksünukleoproteiini eraldamine põrna (maksa) kudedest. Kvalitatiivne reaktsioon DNA peal.

Sihtmärk. Tõesta, et tuumarikastes kudedes (põrn, harknääre) sisaldub suur hulk nukleiinhappeid valkudega ühendi kujul (desoksünukleoproteiin – DNP).

Varustus. Katseklaasirest, uhmri nuia, klaasipulber, pipett, kristallisaator, 50 ml ja 300 ml mõõtesilindrid, 1 ml pipetid, sälkuga puupulgad, veevann, filtermarli, naatriumkloriid, 5% lahus, sisaldab 0,04% triasendatud naatriumnitraati , 0,4% naatriumhüdroksiidi lahus, difenüülamiini reagent (lahustage 1 g difenüülamiini 100 ml jää-äädikhappes. Lisage lahusele 2,75 ml kontsentreeritud hapet), põrn (värske või külmutatud Pärmi RNA, värskelt valmistatud 0,1% lahus.

Tööprotsess.

1. Deoksünukleoproteiini (DNP) eraldamine põrna (maksa) koest.

Meetod põhineb DNP võimel lahustuda kõrge ioontugevusega soolalahustes ja sadestuda, kui nende kontsentratsioon väheneb.

2–3 g põrna kudet jahvatage ettevaatlikult klaaspulbriga uhmris, valades järk-järgult naatriumkloriidi lahuse.

Saadud viskoosne lahus filtreeritakse läbi kahe marli kihi kristallisaatorisse. Mõõtke silindriga kuuekordne (filtraadi suhtes) destilleeritud vee maht ja valage see aeglaselt filtraati.

Saadud DNP niidid keritakse ettevaatlikult puupulgale ja kantakse kasutamiseks katseklaasi.

2. DNA kvalitatiivne reaktsioon.

Meetod põhineb desoksüribonukleoproteiini DNA-s sisalduva desoksüriboosi võimel moodustada difenüülamiiniga siniseid ühendeid, kui seda kuumutatakse jää-äädikhappe ja kontsentreeritud väävelhappe segu sisaldavas keskkonnas.

Riboosi RNA puhul annab sarnane reaktsioon rohelise värvuse.

Lisage 1/4 DNP sademele (kuni lahustumiseni) 1 ml 0,4% naatriumhüdroksiidi lahust. Lisage 0,5% ml difenüülamiini reaktiivi. Katseklaasi sisu segada ja asetada keeva veevanni.

Tehke sarnane reaktsioon teises katseklaasis 1 ml RNA lahusega.

Pange tähele iseloomulikku värvust.

Laboratoorsed tööd. Teema. Rakumembraani füsioloogilised omadused.

Sihtmärk. Näidake, et rakumembraanil on selektiivne läbilaskvus. Näidake visuaalselt membraani rolli fagotsütoosi ja pinotsütoosi protsessis, samuti tutvuge rakuplasmolüüsiga - protoplasti (raku sisu) eraldamise protsessiga rakuseintest.

Varustus.

Mikroskoobid, katteklaasid ja slaidid, skalpellid, lahkamisnõelad, filterpaber, pipetid, tint.

Infusooria kultuur või koekultuur toitekeskkonnal, amööbikultuur, Elodea taime tükid.

Kaaliumkloriidi lahused, kaltsiumkloriidi lahused, magneesiumkloriid, 2% albumiini lahus, 10% naatriumkloriidi lahus, destilleeritud vesi.

Tööprotsess.

1. Asetage ripsloomad või kultiveeritud koetükid nõrgasse naatrium- või kaaliumkloriidi lahusesse.

2. Valmistage mikroskoobi jaoks ette preparaat.

3. Näete rakkude kokkutõmbumist, mis näitab rakumembraani läbilaskvust. Sel juhul eraldub rakust vesi keskkonda.

4. Viige rakud tilga destilleeritud vette või tõmmake lahus filterpaberiga katteklaasi alt välja ja asendage see destilleeritud veega. Jälgige, kuidas rakud paisuvad, kui vesi neisse siseneb.

5. Asetage ripsloomad või kultiveeritud koe tükid madala kontsentratsiooniga kaltsiumkloriidi või magneesiumkloriidi lahusesse.

Ripsloomad ja kultiveeritud rakud elavad edasi. Kaltsiumi- ja magneesiumioonid vähendavad rakumembraani läbilaskvust. Vesi läbi kesta ei liigu.

6. Asetage amööb tilga 2% albumiini lahusesse (kanamuna valk).

Valmistage mikroskoobi jaoks ette slaid. Mõne aja pärast tekivad amööbi pinnale mullid, väljaulatuvad osad ja torukesed. Tundub, et amööbide pind "keeb". Sellega kaasneb intensiivne vedeliku liikumine membraani pinna lähedal.

Vedelikumullid on ümbritsetud tsütoplasma eenditega, mis seejärel sulguvad. Pinotsüütilised vesiikulid ilmuvad mõnikord ootamatult. See viitab sellele, et vedelikupiisad koos selles lahustuva ainega püütakse kiiresti kinni. Pinotsütoosi põhjustavad ained, mis alandavad rakuseina pindpinevust. Näiteks aminohapped, mõned soolad.

7. Sisestage veidi tinti vedelikutilgasse, milles asuvad amööbid. Valmistage ravim ette. Mõne aja pärast hakkavad amööbid aeglaselt liikuma rümba terade suunas, vabastades pseudopodia (pseudopodia).

Rümbaterad kinnituvad pseudopoodide pinnale, ümbritsetakse nendega ja sukeldatakse mõne aja pärast tsütoplasmasse.

Mikroskoobi all täheldatakse amööbide fagotsütoosi nähtust.

Peamised nõuded.

Õpilased peaksid teadma:

1. mikroskoobi seade ja sellega töötamine;

2. rakuteooria positsioon;

3. taime- ja loomarakkude sarnasus ja erinevus;

4.kemikaalide ja ühendite roll rakus;

5. raku põhikomponendid ja organellid;

6. prokarüootide ja eukarüootide tunnused;

7. valkude ja süsivesikute ainevahetuse patoloogia;

8. üksikute mineraalsete elementide väärtus.

Õpilased peaksid suutma:

1.töö mikroskoobiga;

2. nimetada lahtri põhiosad, "ära tunda" need skeemil, pildistada;

3. valmistada lihtsamaid preparaate mikroskoopiliseks uurimiseks;

5. töötada iseseisvalt lisakirjandusega ja kasutada kaasaegseid tehnoloogiaid.

Molekulaarbioloogia ja geneetika ülesannete lahendamine

valikkursus

Selgitav märkus

Valikkursuse programm on välja töötatud 11. klassi õpilastele ja on koostatud 17 tunniks.

Teemad "Molekulaarbioloogia" ja "Geneetika" on kursuse kõige huvitavamad ja keerulisemad teemad " Üldbioloogia". Neid teemasid õpitakse nii 9. kui 11. klassis, kuid selgelt napib aega programmis ülesannete lahendamise oskuse arendamiseks. Geneetika ja molekulaarbioloogia probleemide lahendamise oskus on aga standardiga ette nähtud bioloogiline haridus; lisaks on sellised ülesanded osa KIM USE-st (C osa ülesanded nr 5 ja nr 6).

Valikkursuse eesmärk: luua tingimused õpilastes erineva keerukusega molekulaarbioloogia ja geneetika probleemide lahendamise oskuse kujunemiseks.

teemadel "Molekulaarbioloogia" ja "Geneetika" uuritud materjali põgus kordamine; õpilaste teadmistes lünkade väljaselgitamine ja kõrvaldamine teemadel kooli õppekava, samuti probleemide lahendamise oskuses; õpilaste õpetamine keerukamate molekulaarbioloogia ja geneetika probleemide lahendamiseks.

Valikkursuste programm

1. Sissejuhatus. Valgud: teemakohaste teadmiste aktualiseerimine (valgud-polümeerid, valgumolekuli struktuurid, valkude funktsioonid rakus), probleemide lahendamine - (1 tund).

2. Nukleiinhapped: teemakohaste teadmiste värskendamine ( Võrdlevad omadused DNA ja RNA), probleemide lahendamine - (1 tund).

3. Valkude biosüntees: teemakohaste teadmiste täiendamine (DNA kood, transkriptsioon, translatsioon - valkude biosünteesi dünaamika), probleemide lahendamine - (1 tund).

4. Energiaainevahetus: teemakohaste teadmiste täiendamine (ainevahetus, anabolism, katabolism, assimilatsioon, dissimilatsioon; energiavahetuse etapid: ettevalmistav, glükolüüs, rakuhingamine), probleemide lahendamine - (1 tund).

5. Piiridiagnostika: kontrolltöö - (1 tund).

6. Geneetilised sümbolid ja terminid - (1 tund).

7. G. Mendeli seadused: teemakohaste teadmiste aktualiseerimine (Mendeli poolt mono- ja dihübriidsel ristumisel kehtestatud mustrid), programmis ette nähtud ülesannete lahendamise oskuse kontroll Mendeli seaduste jaoks, ülesannete lahendamine mono- ja dihübriidsel ristumisel suurenenud keerukusega - (1 tund).

8. Mittetäielik domineerimine: teemaalaste teadmiste värskendamine, kõrgendatud keerukusega probleemide lahendamine teemal - (1 tund).

9. Veregruppide pärimine: teemakohaste teadmiste täiendamine, probleemide lahendamine - (1 tund).

10. sugugeneetika; sugupoolne pärand: teemakohaste teadmiste täiendamine (kromosomaalse ja mittekromosomaalse soo määramine looduses), soolise pärimise kõrgendatud keerukusega probleemide lahendamine - (1 tund).

11. Kombineeritud ülesannete lahendamine - (1 tund).

12. Geenide interaktsioon: teemakohaste teadmiste aktualiseerimine (alleelsete ja mittealleelsete geenide vastastikmõju), kõrgendatud keerukusega probleemide lahendamine igat tüüpi interaktsioonide puhul: komplementaarsus, epistaas, polümerisatsioon - (1 tund).

13. Piiridiagnostika: mäng "Tõkkepuudega jooksmine" - (1 tund).

14. T. Morgani seadus: teadmiste aktualiseerimine (miks ei suutnud T. Morgan, seades eesmärgiks G. Mendeli seadusi ümber lükata, kuigi sai hoopis teistsugused tulemused?), ületamise ülesannete lahendamine, kromosoomikaartide koostamine - (1 tund).

15. Hardy-Weinbergi seadus: loeng "Hardyt ja Weinbergi järgides", populatsioonigeneetika ülesannete lahendamine - (1 tund).

16. Inimgeneetika: teemakohaste teadmiste aktualiseerimine, terminid ja sümbolid, probleemide lahendamine - (1 tund).

17. Viimane õppetund. Lõplik diagnostika: lahendus meelelahutuslikud ülesanded- (1 tund).

Juhtimine

Üliõpilane saab "ainepunkti" järgmistel alustel:

täitmine kontrolli töö molekulaarbioloogias; ristsõna "Geneetilised terminid" täitmine; testikontrolli nr 1 ja nr 2 ülesannete täitmine; ülesannete lahendamine mängus "Jooksmine tõketega"; lõppkontrolltöö sooritamine (kõrgenenud keerukusega probleemide lahendamine).

Probleemid molekulaarbioloogias

Teema: "Oravad"

Vajalikud selgitused:

ühe aminohappejäägi keskmiseks molekulmassiks võetakse 120; valgu molekulmassi arvutamine:

VALGEVENE RIIKLIKÜLIKOOL

BIOLOOGIA OSAKOND

Taimefüsioloogia ja biokeemia osakond

FÜSIOLOOGIA

KÖÖGvili

RAKUD

laboratoorsete töötubade jaoks

"Taimefüsioloogia"

bioloogiateaduskonna üliõpilastele

V. M. Jurin, A. P. Kudrjašov, T. I. Ditšenko, O. V. Molchan, I. I. Smolitš bioloogiateadused, dotsent MA Dzhus Taimerakkude füsioloogia: meetod. soovitused töötoa "Taimefüsioloogia" laboriuuringuteks bioloogiateaduskonna üliõpilastele / V. M. Yurin [et al.].

- Minsk: BGU, 2009. - 28 lk.

See käsiraamat on distsipliini "Taimefüsioloogia" haridusliku ja metoodilise kompleksi lahutamatu osa ning sisaldab laboratoorseid töid jaotises "Taimerakkude füsioloogia".

Mõeldud bioloogiateaduskonna üliõpilastele, kes õpivad erialadel "Bioloogia" ja "Bioökoloogia".

UDC 581. LBC 28. © BSU,

AUTORILT

Juhised laboritundideni on kursuse "Taimefüsioloogia" lahutamatu osa. Väljaande eesmärk on intensiivistada õpilaste iseseisvat tööd, võttes arvesse, et individuaalne õppeprotsess peab olema tulemuslik. Kursuse "Taimefüsioloogia" töötuba on mõeldud konsolideerimiseks teoreetiline materjal, oskuste omandamine praktiline töö ja taimede füsioloogiliste protsesside uurimise peamiste meetoditega tutvumine. Õpilastele pakutakse ülesandeid, milles on üksikasjalikult kirjeldatud faktilist materjali, mida nad peavad ise omandama.

See võimaldab teil klassiruumi aega tõhusamalt kasutada.

1. TAIMERAKK AS

OSMOOTILINE SÜSTEEM

Osmootsed süsteemid on süsteemid, mis koosnevad kahest erineva kontsentratsiooniga ainete lahusest või lahusest ja lahustist, mis on eraldatud poolläbilaskva membraaniga. Ideaalne poolläbilaskev membraan on läbilaskev lahusti molekulidele ja mitteläbilaskev lahustunud aine molekulidele. Vesi on kõigis bioloogilistes süsteemides lahusti. Ainete koostise ja kontsentratsiooni erinevus poolläbilaskva membraani mõlemal küljel on osmoosi põhjus - veemolekulide suunatud difusioon läbi poolläbilaskva membraani.

Kui abstraheerida taimeraku detailsest struktuurist ja vaadelda seda osmootse mudeli seisukohast, siis võib väita, et taimerakk on elav osmootne süsteem.

Plasmamembraan on poolläbilaskev ning tsütoplasma ja tonoplast toimivad ühtse üksusena. Väljaspool poolläbilaskvat membraani asub rakusein, mis on vett ja selles lahustunud aineid hästi läbilaskev ega takista vee liikumist. Raku osmootse ruumi põhirolli täidab vakuool, mis on täidetud erinevate osmootselt aktiivsete ainete vesilahusega - suhkrud, orgaanilised happed, soolad, vees lahustuvad pigmendid (antotsüaniinid jne). See on aga üsna lihtsustatud idee rakust kui osmootsest süsteemist, kuna iga membraaniga ümbritsetud tsütoplasmaatiline organell on ühtlasi osmootne rakk. Selle tulemusena toimub vee osmootne liikumine ka üksiku organelli ja tsütosooli vahel.

TAIMERAKU MUDELID

Sissejuhatavad märkused. Biomembraanide ainulaadsed füüsikalis-keemilised omadused tagavad vee sissevoolu ja kõrge hüdrostaatilise rõhu (turgori) tekke taimerakus, ainete anisotroopse jaotumise säilimise raku ja keskkonna vahel, ainete selektiivse imendumise ja vabanemise ning hulk muid funktsioone.

Hüpotees plasmamembraani olemasolust rakupinnal esitati 19. sajandi teisel poolel. Selle hüpoteesi (kontseptsiooni) teadusliku põhjenduse andis W. Pfeffer plasmolüüsi ja deplasmolüüsi nähtuste seletuse põhjal. Pfefferi sõnul oli sellel membraanil "poolläbilaskvuse" omadus, see tähendab, et see oli vett läbilaskev ja vees lahustunud ainetele mitteläbilaskev. Järgnevatel aastatel viidi läbi uuringud, mis võimaldasid mitte ainult tõestada sellise struktuuri olemasolu rakupinnal, vaid ka uurida selle struktuuri mõningaid optiliste mikroskoopide jaoks nähtamatuid omadusi. Kuid kuni kahekümnenda sajandi teise pooleni. biomembraanid jäid vaid elusraku hüpoteetilisteks struktuurideks. Seetõttu lõid teadlased plasmamembraani teatud omaduste demonstreerimiseks ja plasmamembraaniga seotud mehhanismide toimimise mustrite selgitamiseks rakumudelid (“tehisrakud”).

Erinevatel ajaperioodidel tekkisid mudelsüsteemid – Pfefferi, Traube’i, Jacobsi jt “tehisrakud”. Mainitud mudelitest kaks esimest demonstreerisid osmoosi nähtusi, kolmas – nõrkade elektrolüütide ülekande mustreid läbi biomembraani. Laboratoorsete tööde tegemisel tehakse ettepanek luua Traubi ja Jacobsi järgi (muudetud) mudelsüsteemid "tehisrakk".

Pfefferi ja Traube “tehisraku” mudelite moodustamisel moodustub kollase veresoola ja vasksulfaadi lahuste kokkupuutepiiril vees lahustumatu amorfne raudtsüaniidi vase mass, millel on peaaegu ideaalsed osmootsed omadused - vee läbilaskvus ja lahustunud ainete läbilaskvus. Kuna vask-raudmembraan eraldab kaks lahust, määrab seda läbiva veevoolu suuna ja ulatuse membraani vastaskülgedel olevate veemolekulide keemiliste potentsiaalide erinevus. Kui selline membraan eraldaks kaks sama aine lahust, siis oleks veemolekulide keemiline potentsiaal suurem lahjendatud lahuses ja vesi liiguks madalama kontsentratsiooniga lahuse küljelt. Vee liikumissuuna määramisel süsteemis, mis sisaldab erinevaid aineid membraani mõlemal küljel tuleks arvesse võtta ainete dissotsiatsiooniastet, valentsust ja membraani ioonide läbilaskvust. Traubi järgi "tehisraku" saamise katse arutelu lihtsustamiseks eeldame, et raudtsüaniidi vase membraan on lahustunud ainete suhtes absoluutselt läbimatu, kollase veresoola ja vasksulfaadi dissotsiatsiooniaste lahustes on sama. Sel juhul võib veemolekulide keemilise potentsiaali väärtuste võrdlemiseks kasutada nende soolade tavalisi kontsentratsioone.

Erineva polaarsusega ainete plasmamembraanide kaudu difusiooniprotsessi peamised seaduspärasused tehti kindlaks 20. sajandi esimesel poolel. Collanderi ja Barlundi uuringute kohaselt saab membraani läbilaskvuskoefitsienti mis tahes aine suhtes ennustada viimase molekulmassi ja selle vee ja taimeõli vahelise tasakaalujaotusteguri (kp) järgi:

kus CM ja CB on aine kontsentratsioonid, mis on loodud omavahel kokkupuutuvate lahustite – õli ja vee – süsteemis tasakaaluolekus. Enamiku ainete puhul, mis difundeeruvad läbi plasmamembraani, on produkti Pi M i ja kp vahel otsene proportsionaalsus (Pi on membraani läbilaskvuse koefitsient aine i suhtes; Mi on aine i molekulmass).

Koefitsient kp toimib sel juhul hüdrofoobsuse astme kvantitatiivse mõõdikuna: õlis koguneb rohkem hüdrofoobseid aineid ja neid iseloomustab suur kp väärtus, hüdrofiilsed ained, vastupidi, kogunevad vesifaasi, nende jaoks kp väärtus on väiksem. Selle kohaselt peaksid mittepolaarsed ühendid difusiooniprotsessi tulemusena läbi membraanilipiidide kihi rakku tungima kergemini kui polaarsed. Hüdrofoobsuse astme määrab aine molekuli struktuur. Aine hüdrofoobsus sõltub aga suuresti selle molekulide ionisatsiooniastmest lahuses. Omakorda ionisatsiooniaste paljude orgaaniliste ja anorgaanilised ained(nõrgad elektrolüüdid) määratakse lahuse pH väärtuse järgi.

Jacobsi "kunstlik rakk" modelleerib plasmamembraani selektiivset läbilaskvust taimerakud nõrkade elektrolüütide elektriliselt neutraalsete molekulide suhtes. Oma algses tehisraku kujunduses kasutas Jacobs plasmalemma analoogina konnanahast klappi. Kavandatavas töös on plasmalemma mudelina kasutatud hüdrofoobsest (polümeersest) materjalist kilet. Seda ei tehtud ainult humanitaarsetel põhjustel – polümeerkile modelleerib selgemalt plasmalemma lipiidide kaksikkihi füüsikalis-keemilisi omadusi.

Nõrga alusena esineb ammoonium vesilahustes NH3 ja NH4+ kujul, mille kontsentratsiooni suhe sõltub söötme pH-st ja lahjendatud vesilahuste puhul määrab dissotsiatsioonikonstandi pKa, mis 25 °C juures on 9,25 :

kus ja on vastavalt ammoniaagi molekulide ja ammooniumiioonide kontsentratsioonid.

Kui membraanist võivad tungida ainult laenguta ammoniaagi molekulid, siis on lihtne näidata, et ammooniumiioonide kontsentratsioonid membraani vastaskülgedel tasakaalus sõltuvad membraaniga kokkupuutuvate lahuste pH-st. Ammoniaagi ülekandmise protsessi läbi membraani "tehisrakus" demonstreerimiseks kasutab Jacobs oma võimet pH-d nihutada.

Eesmärk. Hankige Traube ja Jacobsi meetodil "tehisrakud" ja jälgige osmoosi fenomeni – vee liikumist läbi poolläbilaskva membraani mööda osmootse potentsiaali gradienti.

Materjalid ja varustus: kollase veresoola, vasksulfaadi, ammooniumkloriidi, naatriumhüdroksiidi ja vesinikkloriidhappe 1,0 N lahused, neutraalpunase 1% vesi-alkoholi lahus, universaalne indikaatorpaber, otsast sulanud klaastorude killud, polümeerkile, niidid, katseklaasid, 3 klaasi mahuga 150–200 ml, stopper.

1. Traube "tehisraku" saamine. Lahjendamise teel valmistatakse kollase veresoola (K4Fe(CN)6) 1,0 N lahus, vasksulfaadi (CuSO45 H2O) 0,5 N ja 1, N lahus. Võtke kaks katseklaasi. Valage ühte 0,5 N ja teise 1,0 N vasksulfaadi lahust. Pipeteerige ettevaatlikult piki katseklaaside seinu igasse 1,0 N kollase veresoola lahusesse. Vasksulfaadi ja kollase veresoola lahuste kontaktpinnal moodustub raudtsüaniidi vase membraan:

Raudtsüaniidi vase amorfsel sademel on peaaegu ideaalsed osmootsed omadused, seetõttu tuleks H2O molekulide keemilise potentsiaali väärtuste erinevuse korral jälgida veevoolu, mis põhjustab vee mahu muutumise. tehisrakk”. Tuleb märkida, et raudtsüaniidvasest valmistatud membraanil on nõrk elastsus. Seega, kui "tehisraku" maht suureneb, membraan puruneb.

Harjutus. Jälgige "tehisrakkude" käitumist 0,5 N ja 1,0 N vasksulfaadi lahustes. Visanda "kunstlikud rakud"

ja kirjeldada nende kuju muutumise dünaamikat.

2. Jacobsi "kunstliku raku" saamine. Valmistage lahjendades 200 ml 0,5 N ammooniumkloriidi lahust ja 100 ml 0,5 N naatriumhüdroksiidi. Valage naatriumhüdroksiidi lahus klaasi ja jagage ammooniumkloriidi lahus kaheks võrdseks osaks ning valage need 150-200 ml mahuga klaasidesse. Kasutades indikaatorpaberit ja 1,0 N vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi lahuseid, viige esimese klaasi lahuse happesus pH väärtuseni 9,0 ja teise klaasi pH väärtuseni 7,0.

Võtke 3 klaastoru fragmenti. Iga sulanud otsa asetage tükk polümeerkilet ja siduge need ettevaatlikult niidiga. Lisage 50 ml veele 5-10 tilka neutraalset punast lahust ja hapestage keskkond kergelt 1-2 tilga vesinikkloriidhappega.

Täitke Jacobsi "tehisrakud" (membraanidega klaastorude killud) määratud indikaatorlahusega. Asetage Jacobsi "tehisrakud" keeduklaasidesse naatriumhüdroksiidi ja ammooniumkloriidi lahustega nii, et need keskkonnad puutuksid kokku polümeermembraaniga.

Ammoniaak on võimeline difundeeruma läbi polümeermembraani hüdrofoobse faasi. Ja kuna selle kontsentratsioon on "tehisrakus" tühine, kanduvad NH3 molekulid lahusest "rakku" ja põhjustavad klaastoru sisu leelistamist, mida märgib karmiinpunase värvuse kadumine. rakusisene sisu.

Harjutus. Määrake aeg, mis kulub indikaatori punase värvi kadumiseks katse iga variandi puhul.

1. Miks suureneb soola kontsentratsioon "tehisraku" pinna lähedal 0,5 N vasksulfaadi lahuses?

2. Miks “tehisrakk” paisub 0,5 N vasksulfaadi lahuses, samas kui selle pind on stabiilne 1,0 N lahuses?

3. Millised tegurid määravad nõrkade hapete ja aluste dissotsiatsiooniastme?

4. Miks kaob neutraalne punane värv, kui “tehisrakk” asetada naatriumhüdroksiidi lahusesse?

5. Miks toimub rakusisese sisu pH nihe veidi aluselistele väärtustele, kui "tehisrakk" asetatakse neutraalsesse ammooniumkloriidi lahusesse?

6. Mis on osmoos?

7. Milliseid lahuseid nimetatakse hüpo-, iso- ja hüpertoonilisteks?

PLASMOLÜÜSI JA DEPLASMOLÜÜSI NÄHTUS

TAIMERAKK

Sissejuhatavad märkused. Vee taimerakust väljumise ja poolläbilaskva membraani kaudu rakku sisenemise protsessi saab jälgida plasmolüüsi ja deplasmolüüsi nähtusi jälgides. Plasmolüüs toimub raku paigutamisel rakumahla suhtes hüpertoonilisele lahusele – protoplasti eraldumine rakuseinast selle mahu vähenemise tõttu rakust välislahusesse eralduva vee tõttu. Plasmolüüsi käigus protoplasti kuju muutub. Esialgu jääb protoplast rakuseina taha vaid mõnes kohas, kõige sagedamini nurkades. Selle vormi plasmolüüsi nimetatakse nurgeliseks. Taimeraku inkubeerimise kestuse pikenemisega hüpertoonilises lahuses täheldatakse järgmist plasmolüüsi vormi - nõgus plasmolüüs. Seda iseloomustab kontaktide säilimine protoplasti ja rakuseina vahel eraldi kohtades, mille vahel protoplasti eraldatud pinnad omandavad nõgusa kuju. Järk-järgult eraldub protoplast rakuseintest kogu pinna ulatuses ja omandab ümara kuju. Sellist plasmolüüsi nimetatakse kumeraks.

Pärast välise lahuse asendamist puhta veega hakkab viimane rakku sisenema. Protoplasti maht suureneb ja toimub deplasmolüüs. Pärast selle valmimist täidab protoplast uuesti kogu raku mahu.

Eesmärk. Tõesta plasmolüüsi ja deplasmolüüsi nähtuste põhjal, et taimerakk on osmootne süsteem.

Materjalid ja varustus: mikroskoop, slaidid ja katteklaasid, turvahabemenuga, lahutusnõel, pintsetid, 1 M sahharoosilahus, filterpaber, sibula pirn.

Sibulasoomuste, mille rakud on vakuoolides leiduvate antotsüaniinide esinemise tõttu lillaks värvitud, pinna kumeralt küljelt eemaldatakse epidermis lahkamisnõelaga, asetatakse slaidile veetilga sisse, kaetakse. katteklaasiga ja uuriti mikroskoobi all. Seejärel asendatakse vesi 1 M sahharoosilahusega. Selleks kantakse klaasklaasile katteklaasi kõrvale suur tilk lahust ja imetakse filterpaberitükiga vesi ära, kandes seda katteklaasi teisele poole. Korrake seda tehnikat 2-3 korda, kuni vesi on täielikult lahusega asendatud. Preparaati uuritakse mikroskoobi all. Tuvastatakse protoplasti järkjärguline mahajäämine rakuseintest, esmalt nurkades ja seejärel kogu seinte pinnal. Lõpuks eraldub protoplast rakuseinast täielikult ja omandab ümara kuju.

Seejärel, nagu eespool kirjeldatud, asendage 1 M sahharoosilahus veega. Vesi siseneb rakku, mis viib protoplasti mahu suurenemiseni, mis võtab järk-järgult endise positsiooni. Rakk naaseb algsesse olekusse.

Harjutus. Joonistage vaadeldud plasmolüüsi vormid ja deplasmolüüsi etapid. Sõnastage järeldused.

1. Millised taimeraku ehituslikud omadused annavad talle osmootse süsteemi omadused?

2. Mis on plasmolüüs? Kirjeldage plasmolüüsi peamisi vorme.

3. Mis on deplasmolüüs? Millistel tingimustel seda jälgitakse?

OSMOOTSE RÕHU MÄÄRAMINE

RAKUMAHL PLASTOLÜÜTILINE

MEETOD

Sissejuhatavad märkused. Kahe erinevas koguses lahustunud aineid sisaldava lahuse kokkupuutel toimub molekulidele omase soojusliikumise tõttu vastastikune difusioon, mis viib lahustunud ainete kontsentratsiooni ühtlustumiseni kogu mahus, mis on samaväärne segamise olukorraga. vedelikud. Kui need lahused on eraldatud poolläbilaskva membraaniga, mis püüab kinni lahustunud ainete molekulid, siis läbivad lahuste kontaktpiiri ainult lahusti (vee) molekulid. Veelgi enam, läbi membraani toimub vee ühesuunaline vool (osmoos). Osmootseks rõhuks nimetatakse rõhku, mida tuleb avaldada süsteemi ühele lahusele, et vältida lahusti sinna sattumist. Lahuse osmootne rõhk on otseselt võrdeline selle kontsentratsiooni ja absoluutse temperatuuriga. Van't Hoff leidis, et lahjendatud lahuste osmootne rõhk järgib gaasiseadusi ja seda saab arvutada järgmise valemiga:

kus R on gaasikonstant (0,0821); T on lahuse absoluutne temperatuur (273 °C + t °C); C on lahustunud aine kontsentratsioon moolides; i - isotooniline koefitsient.

Isotoonilise koefitsiendi väärtus määratakse aine lahustumisprotsesside omaduste järgi. Mitteelektrolüütide (näiteks sahharoosi) puhul on i võrdne 1-ga. Elektrolüütide lahuste puhul sõltub i väärtus ioonide arvust, milleks molekul laguneb, ja dissotsiatsiooniastmest. NaCl lahuste i väärtused on toodud tabelis.

Naatriumkloriidi lahuste isotoonilise koefitsiendi väärtused NaCl kontsentratsioon i väärtus Rakumahla osmootse rõhu väärtus väljendab taimeraku võimet vett "imeda" ja näitab taime võimalust kasvada pinnasel erinev vettpidav tugevus. Samas on rakumahla osmootse rõhu tõus põua ajal taimede dehüdratsiooni ja kastmisvajaduse kriteeriumiks.

Rakusisu osmootse rõhu määramise plasmolüütiline meetod põhineb sellel, et lahuste osmootset rõhku, mis määrab vee liikumise läbi membraani, on võimalik tekitada erinevate ainetega (osmolüütikumidega). Seetõttu ei ole rakumahla osmootse rõhu määramiseks vaja teadmisi selle kvalitatiivse koostise ja üksikute ainete kontsentratsiooni kohta, vaid on vaja leida mis tahes aine kontsentratsioon välislahuses, mille juures vesi ei liigu. plasmalemma kaudu turgori ja plasmolüüsi puudumisel. Selleks sukeldatakse uuritava koe lõigud teadaoleva kontsentratsiooniga lahuste seeriasse ja seejärel uuritakse neid mikroskoobi all. Lähtudes sellest, et plasmolüüsi võivad põhjustada ainult hüpertoonilised lahused, leitakse neist nõrgim, mille puhul üksikutes rakkudes leitakse ainult esialgne plasmolüüs. Järgmine lahjendatud lahus ei plasmolüüsi rakke.

Järelikult on nende rakkude isotoonilise lahuse kontsentratsioon võrdne (teadaoleva veamääraga) naaberlahuste kontsentratsioonide vahelise aritmeetilise keskmisega.

Mugavuse huvides tehakse tööd kudedega, mille rakud sisaldavad rakumahlas antotsüaniine: sinisibula soomuste epidermis, tradeskantsia lehe alumine epidermis. Plasmolüütikumidena kasutatakse sahharoosi või NaCl lahuseid.

Materjalid ja varustus: mikroskoop, klaasklaasid ja katteklaasid, turvahabemenuga, lahutusnõel, 1 M NaCl ja 1 M sahharoosi lahused, tradeskantsia lehed või sinibula sibulad.

Valmistage 1 M sahharoosi või NaCl lahust, lahjendades 5 ml lahuseid vastavalt tabelile.

Pärast lahuste põhjalikku segamist valage need klaaspudelitesse või tiiglitesse, kuhu asetate 30 minutiks uuritavast koest 2-3 lõiku.

Sel juhul on vaja jälgida, et lõigud ei hõljuks pinnal, vaid oleksid vedelike sisse kastetud (kui sektsioon ujub, tuleks see lahkamisnõelaga “uputada”). Aurustumise vältimiseks sulgege pudelid kaane või klaasklaasiga.

Pärast kindlaksmääratud inkubatsiooniaega uurige lõikeid mikroskoobi all sobiva lahuse tilga (mitte vees!) samas järjestuses, milles need lahustesse kasteti. Pärast iga lahust tuleb klaaspulka või pipetti, mida kasutati lahuse kandmiseks klaasklaasidele, põhjalikult loputada destilleeritud veega ja pühkida salvrätiku või filterpaberiga.

Harjutus. Määrake plasmolüüsi olemasolu uuritavas koes ja selle aste. Plasmolüüsi astet väljendatakse mõistetega: "tugev", "nõrk", "esialgne", "plasmolüüsi puudumine". Sisestage tulemused tabelisse.

Plasmolüüsi aste Isotooniline kontsentratsioon, M Rakumahla osmootne rõhk atm ja kPa Määrake naatriumkloriidi isotooniline kontsentratsioon, s.o NaCl sisaldus, mis tekitab uuritavas koes rakumahlaga sarnase osmootse rõhu. Arvutage osmootne rõhk võrrandi (1) abil. Arvutage koefitsiendiga 101,3 osmootne rõhk kPa.

1. Mis on osmootne rõhk?

2. Kuidas arvutatakse osmootset rõhku?

3. Mis määrab isotoonilise koefitsiendi väärtuse?

4. Millise protsessi kriteeriumiks on rakumahla osmootse rõhu tõus?

2. RAKUMEMBRAANIDE OMADUSED

Rakumembraanide kõige olulisem omadus on selektiivne läbilaskvus. Väline tsütoplasmaatiline membraan eraldab rakku keskkond, kontrollib ainete transporti raku ja vaba ruumi vahel. Intratsellulaarsed membraanid täidavad oma loomupärase selektiivse läbilaskvuse tõttu kompartmentaliseerimise funktsiooni, mis võimaldab rakul ja organellidel säilitada väikestes kogustes vajalikke ensüüme ja metaboliite, luua heterogeenset füüsikalis-keemilist mikrokeskkonda ning viia läbi erinevaid, mõnikord ka vastupidise suunaga biokeemilisi reaktsioone. membraani erinevatel külgedel.

Rakumembraanide läbilaskvus erinevatele ainetele võib olla rakkude elujõulisuse kriteeriumiks. Membraani selektiivne läbilaskvus säilib seni, kuni rakk on elus.

VALIKUV LÄBISTAVUSE UURING

TAIMERAKU PLASMALEMMAS

Sissejuhatavad märkused. Plasmamembraani läbilaskvust erinevate ainete puhul on võimalik võrrelda lihtsate vaatluste põhjal, mis iseloomustavad plasmolüüsi säilimise kestust taimerakkudes uuritavate ainete hüpertoonilistes lahustes. Plasmalemma piisavalt madala läbilaskvuse korral lahustunud aine jaoks või selle molekulide täieliku puudumise korral taimerakku vabalt difundeeruda toimub püsiv plasmolüüs, mille käigus plasmolüüsitud rakud võivad püsida muutumatuna pikka aega. Kui aga lahustunud aine molekulid läbivad membraani, kuid aeglasemalt kui veemolekulid, siis on alanud plasmolüüs ajutine ja kaob peagi. Soluudi järkjärgulise rakku tungimise tulemusena hakkab vesi voolama välislahusest mööda kontsentratsioonigradienti, mis viib lõpuks raku deplasmolüüsitud olekusse.

Eesmärk. Püsiva ja ajutise plasmolüüsi vaatluse põhjal võrrelge rakumembraanide läbilaskvust erinevate ainete puhul.

Materjalid ja varustus: mikroskoop, slaidid ja katteklaasid, turvahabemenuga, lahutusnõel, pintsetid, 1 M sahharoosilahus, 1 M uurea lahus, 1 M glütserooli lahus, filterpaber, sibula sibul.

Tilk lahust kantakse kolmele objektile: ühele - 1 M sahharoosilahus, teisele - 1 M uurea lahus, kolmandale - 1 M glütserooli lahus. Igasse tilka asetatakse killuke määrdunud sibula epidermist, kaetakse katteklaasidega ja uuritakse mikroskoobi all. Leidke alad, kus plasmolüüsitud rakud on selgelt nähtavad. Märgitakse plasmolüüsi alguse aeg - vaatluse algus. Preparaadid jäetakse 10–30 minutiks seisma, seejärel uuritakse neid uuesti mikroskoobi all. Sahharoosi lahuses täheldatakse stabiilset plasmolüüsi ning karbamiidi ja glütserooli lahustes on see ajutine. Deplasmolüüsi põhjuseks kahes viimases lahuses on plasmalemma läbilaskvus karbamiidi ja glütserooli molekulide suhtes.

Harjutus. Viige läbi uuring taimerakkude plasmolüüsi omaduste kohta erinevate ainete lahustes. Märkige vaatluste tulemused tabelisse, märkides plasmolüüsi astme iga 10 minuti järel pärast vaatluste algust. Katsetulemuste analüüsi põhjal tuvastada erinevate osmolüütikumide poolt põhjustatud plasmolüüsitud seisundi säilimise kestuse erinevused ning teha järeldus plasmalemma suhtelise läbilaskvuse kohta uuritavate ainete puhul.

Lahus Märkus: +++ – tugev plasmolüüs, ++ – keskmine plasmolüüs, + – nõrk plasmolüüs.

1. Mis on rakumembraanide selektiivne läbilaskvus?

2. Millised ained tungivad kergemini läbi rakumembraanide?

3. Kuidas saab taimeraku elujõulisuse määramiseks kasutada selektiivse läbilaskvuse omadust?

NEUTRAALI DIFUUSSIOONI UURIMINE

PUNANE LÄBI PLASMALEMM

TAIMERAKK

Sissejuhatavad märkused. Plasmamembraan isoleerib rakusisese sisu väliskeskkonnast. Ainete vahetus rakusisese sisu ja rakku ümbritseva keskkonna vahel toimub nende transpordil läbi membraani. Lipiidide kaksikkiht takistab ainete liikumist. Enamik eksogeenseid füsioloogiliselt olulisi aineid siseneb rakku plasmalemma passiivsete ja aktiivsete transpordisüsteemide toimimise tulemusena. Siiski on võimalik ka lihtne passiivne difusioon läbi lipiidide kaksikkihi, mis on hüdrofoobne faas.

Ainete lipiidide kaksikkihi kaudu levimise peamised seaduspärasused pandi paika 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses, s.o ajal, mil biomembraanid jäid vaid oletuslikeks rakustruktuurideks. Just asjaolu, et hüdrofoobsed ained tungivad rakku paremini kui hüdrofiilsed, oli aluseks teadlaste oletamisele lipiidide olemasolu kohta membraanis.

Ainete difusiooniprotsess läbi membraani järgib Ficki esimest seadust, mille matemaatilist väljendust membraanile rakendatuna kirjeldatakse järgmise valemiga:

kus Pi on aine i membraani läbilaskvuse koefitsient; CiIII ja CiI on aine i kontsentratsioonid mõlemal pool membraani.

Nõrkadele hapetele ja alustele on iseloomulik, et nende molekulide ionisatsiooniaste lahjendatud lahustes sõltub pH-st (vt laboritöö 1, valem (2)). See tähendab, et nõrkade elektrolüüdi molekulide dissotsiatsiooniaste pH väärtuste vahemikus, mis on arvuliselt võrdne pKa-ga, on 50%. Kui pH langeb ühe võrra, ioniseerub üle 90% nõrkadest alusmolekulidest ja pH tõusul sama väärtuse võrra vähem kui 10%.

Veel 20. sajandi esimesel poolel demonstreeriti, et elektriliselt neutraalsed nõrkade elektrolüütide ioniseerimata molekulid tungivad üsna hästi läbi plasmamembraani taimerakkudesse, samas kui membraan on vastavatele ioonidele praktiliselt läbimatu. Näiteks ammoniaagi ja ammooniumioonide plasmalemma läbilaskvuskoefitsiendid erinevad enam kui 100 korda. Seega on pH väärtuste nihe vaid 1–2 ühikut. toob kaasa enam kui 10-kordse muutuse läbi membraani transporditavate ainemolekulide vormide kontsentratsioonis.

Nõrkade elektrolüütide hulgas pakuvad erilist huvi happe-aluse indikaatorid, kuna nende ainete molekule iseloomustab nende muutus. optilised omadused ionisatsiooni ajal. Lisaks on nende ühendite lahuste iseloomuliku värvuse tõttu nende sisaldust kolorimeetriliselt üsna lihtne määrata. Neutraalne punane (NK) on nõrk alus. Ioniseeritud NA molekulid (pH 6,8 ja alla selle) värvivad lahused intensiivse karmiinpunase värviga. Kui pH tõuseb 6,8-lt 8,0-le, toimub NA-molekulide dissotsiatsiooniastme vähenemise tõttu järkjärguline värvuse muutumine kahvatukollaseks. Aluselistes lahustes on ülekaalus elektriliselt saastamata NA molekulid, mis transporditakse hästi läbi plasmamembraani lipiidide kaksikkihi, happelistes lahustes aga membraani halvasti läbivad NA ioonid.

Plasmalemma kaudu rakku sisenevad NA molekulid võivad difundeeruda ka läbi teiste rakumembraanide, kuid vakuooli (taimeraku happelisse sektsiooni) tunginud NA molekulid ioniseeritakse, värvides vakuooli sisu karmiinpunaseks. Sel juhul osutuvad NA ioonid vakuooli ruumis “suletuteks”, st kipuvad kogunema.

Eesmärk. Uurida neutraalse punase difusioonimustreid läbi taimeraku plasmalemma Materjalid ja seadmed: käärid, neutraalse punase vee-alkoholi lahus, naatriumhüdroksiidi ja vesinikkloriidhappe detsinormaalsed lahused, universaalne indikaatorpaber, Petri tassid, mikroskoop , stopper, Nitella flexilis vetikate kultuur.

Lisage 5 tilka neutraalset punast lahust 100 ml veele.

Valage see lahus võrdselt 4 Petri tassi. Reguleerides Petri tasside sisu happesust universaalse indikaatorpaberiga, kasutades HCl ja NaOH lahuseid, viige happesuse indeks esimeses Petri tassis pH 9,0-ni, teises pH-ni 8,0, kolmandas pH-ni 7,0. neljas kuni pH 5,0. Märgistage Petri tassid.

Eraldage Nitella flexilis tallist ettevaatlikult kääridega 8–12 vetikatevahelist rakku. Uurides sõlmevahesid mikroskoobi all, veenduge, et lahtilõigatud rakud on natiivsed: elusad terved rakud säilitavad pidevaid kloroplastide ridu, mis paiknevad paralleelselt valgusjoonega, lisaks toimub intensiivne tsütoplasma liikumine – tsüklos.

Asetage 2–3 vetikatevahelist rakku Petri tassidesse.

Lülitage stopper sisse.

Harjutus. Määrake igas katses vetikarakkude värvimiseks kuluv aeg. Selleks võrrelge 5 minuti pärast iga variandi vetikate sõlmevahede rakke värvi intensiivsuse järgi. Korrake toimingut 10, 20, 30 minuti pärast. Märkige vaatluste tulemused tabelisse. Tehke järeldus nõrga aluse vormide kohta, mis hajuvad läbi membraani.

Söötme pH väärtus Märkus: +++ – intensiivne värvus, ++ – keskmine värvus, + – nõrk värvus, – puudub värv.

1. Millised tegurid määravad nõrkade hapete ja aluste dissotsiatsiooniastme?

2. Miks on biomembraanid nõrkade elektrolüütide mittedissotsieerunud vormidele paremini läbilaskvad?

3. Millistel tingimustel märgitakse nõrga elektrolüüdi kogunemist rakku?

TONOPLASTI LÄBISTAVUSE MUUTUSED

JA PLASMALEMMAS BETATSÜANIINI ALL

FÜÜSIKALINE JA KEEMILINE TOIMING

TEGURID

Sissejuhatavad märkused. Rakumembraanide selektiivne läbilaskvus muutub erinevate tegurite mõjul. Mis tahes ainete või tingimuste mõju membraani läbilaskvusele on võimalik määrata, mõõtes erinevate metaboliitide vabanemist rakust.

Betatsüaniin, punase peedi pigment, on suhteliselt suur vees lahustuv molekul, mida leidub rakumahlas.

Väliskeskkonda sisenemiseks peab beetatsüaniini molekul läbima tonoplasti, peamise tsütoplasmaatilise maatriksi ja plasmalemma. Elusrakkude tonoplastid on selle pigmendi molekulidele mitteläbilaskvad. Betatsüaniini difusioon vakuoolist keskkonda võib toimuda üsna kiiresti erinevate tegurite või ainete toimel, mis põhjustavad membraani läbilaskvuse suurenemist. Mõõtes teatud aja möödudes inkubatsioonikeskkonna optilist tihedust, on võimalik hinnata ühe või teise teguri mõju astet membraani läbilaskvusele.

Eesmärk. Määrake temperatuuri, aga ka hapete ja alkoholide mõju rakumembraanide läbilaskvusele beetatsüaniinile selle vabanemise kaudu välislahusesse.

Materjalid ja varustus: destilleeritud vesi, 30% äädikhappe lahus, 50% etanoolilahus, filterpaber, katseklaasid, katseklaasi rest, veevann, spektrofotomeeter või fotokolorimeeter, lauapeedi juur.

Pärast kattekudede eemaldamist lõigatakse peedijuur kuubikuteks (kuubiku külg on 5 mm) ja pestakse 5–10 minutit põhjalikult veega, et eemaldada kahjustatud rakkudest välja tulnud pigment.

Seejärel asetatakse need ükshaaval igasse nelja katsutisse, kuhu vastavalt katseskeemile valatakse 5 ml erinevat söödet: destilleeritud vesi (2 katsutit), äädikhappe ja etanooli lahused.

Esimene katseklaas destilleeritud veega jäetakse restile ja teise sisu kuumutatakse veevannis 2–3 minutit. 30 minuti pärast loksutatakse kõiki katseklaase tugevalt, peedikuubikud eemaldatakse ja lahuste värvuse intensiivsus määratakse rohelise valguse filtriga fotokolorimeetril või spektrofotomeetril = 535 nm.

Lahuse optiline tihedus, värvimise intensiivsus, kogemuste valik Ülesanne. Tehke oma uurimistööd. Sisestage optilise tiheduse mõõtmiste tulemused tabelisse. Tehke kindlaks tonoplasti ja plasmalemma beetatsüaniini läbilaskvuse erinevused peedijuurerakkudes, mis puutuvad kokku erinevate teguritega, ja tehke järeldus nende erinevuste põhjuste kohta.

1. Mis tähtsus on rakumembraanide selektiivsel läbilaskvusel?

2. Mis määrab taimerakumembraanide selektiivse läbilaskvuse?

3. TSÜTOPLASMA OMADUSED

Suuremat osa tsütoplasmast, mis täidab rakuorganellide vahelist ruumi, nimetatakse tsütosooliks. Vee osakaal tsütosoolis on ligikaudu 90%. Peaaegu kõik peamised biomolekulid esinevad tsütosoolis lahustunud kujul. Tõelised lahused moodustavad ioone ja väikeseid molekule (leelis- ja leelismuldmetallide soolad, suhkrud, aminohapped, rasvhapped, nukleotiidid ja lahustunud gaasid). Suured molekulid, nagu valgud, moodustavad kolloidseid lahuseid. Kolloidne lahus võib olla sool (mitteviskoosne) või geel (viskoosne). Enamiku rakusiseste protsesside intensiivsus sõltub tsütosooli viskoossusest.

Tsütoplasma kõige olulisem omadus on selle aktiivne liikumine.

See on silmapaistev omadus elav taimerakk, tema elutähtsate protsesside aktiivsuse indikaator. Tsütoplasma liikumine tagab ainete intratsellulaarse ja rakkudevahelise transpordi, organellide liikumise raku sees, mängib olulist rolli ärritusreaktsioonides. Selle rakendamine hõlmab tsütoskeleti elemente - mikrofilamente ja mikrotuubuleid. Selle liikumise energiaallikaks on ATP. Tsütoplasma liikumine (tsükloos) on üks tundlikumaid rakkude elujõulisuse näitajaid. Paljud isegi väikesed löögid peatavad või vastupidi kiirendavad seda.

KAAALIUMI- JA KALTSIUMIIOONIDE MÕJU

TAIMERAKU TSÜTOPLASMA VISKOOSSUS

Sissejuhatavad märkused. Üksikud katioonid võivad oluliselt muuta tsütoplasma viskoossust. On kindlaks tehtud, et kaaliumiioonid aitavad kaasa selle veesisalduse suurenemisele ja viskoossuse vähenemisele. Tsütoplasma madalam viskoossus soosib sünteetiliste protsesside kulgu, ainete rakusisest transporti, kuid vähendab taimerakkude vastupanuvõimet ebasoodsatele välistingimustele. Erinevalt kaaliumist suurendab kaltsium tsütoplasma viskoossust. Tsütosooli suurema viskoossusega kulgevad füsioloogilised protsessid aeglasemalt, mis suurendab raku vastupidavust ebasoodsatele keskkonnatingimustele.

Tsütoplasma viskoossuse muutusi kaaliumi- ja kaltsiumiioonide toimel saab hinnata plasmolüüsi vormi järgi rakkudes nende soolade hüpertoonilistes lahustes. Taimerakkude pikaajalisel inkubeerimisel kaaliumiioone sisaldavates lahustes täheldatakse korgiplasmolüüsi. Sel juhul läbivad kaaliumiioonid läbi plasmamembraani tsütoplasmasse, kuid tungivad pigem aeglaselt läbi tonoplasti vakuooli. Tsütoplasma turse tulemusena omandab protoplast kumera kuju, eraldudes ainult rakuseinte põikilõikudest, millest täheldatakse nn "korkide" moodustumist. Kaltsiumi põhjustatud tsütoplasma viskoossuse suurenemist on lihtne tuvastada plasmolüüsiva protoplasti kuju muutust jälgides: kui plasmolüütikum sisaldab kaltsiumi, siis nõgus plasmolüüs muutub sageli konvulsiivseks vormiks.

Eesmärk. Uurida kaaliumi- ja kaltsiumiioonide mõju olemust taimeraku tsütoplasma viskoossusele, tuginedes kübara- ja konvulsiivse plasmolüüsi vaatlustele.

Materjalid ja seadmed: mikroskoop, slaidid ja katteklaasid, turvaraseerimistera, lahkamisnõel, pintsetid, 1 M KNO3 lahus, 1 M Ca(NO3)2 lahus, filterpaber, sibula pirn.

Ühele alusklaasile kantakse tilk 1 M kaaliumnitraadi lahust ja teisele 1 M kaltsiumnitraadi lahust. Mõlemasse tilka asetatakse katteklaasidega kaetud sibula epidermise tükk, mis on võetud sama sibula skaala nõgusalt pinnalt. 30 minuti pärast uuritakse preparaate mikroskoobi all lahustes, milles need paiknesid. Täheldatakse plasmolüüsi nähtust. Mõnes KNO3 lahuses hoitud epidermise rakkudes moodustab tsütoplasma raku põikseinte küljel "korgid", mille välimus on tingitud tsütosooli hüdratsiooni suurenemisest tsütosooli toimel. kaaliumiioonid. Kaltsiumiioonid, vastupidi, suurendavad tsütoplasma viskoossust, suurendavad selle ühtekuuluvusjõude rakuseinaga ja protoplast võtab kramplikule plasmolüüsile iseloomuliku vale kuju.

Harjutus. Joonistage vaadeldud plasmolüüsi vormid. Selgitage välja plasmolüüsi vormi sõltuvus tsütoplasma viskoossusest kaaliumi- ja kaltsiumiioonide juuresolekul.

1. Kuidas kaaliumi- ja kaltsiumiioonid mõjutavad tsütoplasma viskoossust?

2. Millistel tingimustel täheldatakse konvulsiivset plasmolüüsi?

3. Mis põhjustab "korkide" tekkimist rakkude inkubeerimise tulemusena KNO3 lahuses?

TSÜTOPLASMA LIIKUMISE VAATLUS

TAIMERAKUD JA SELLE MÕÕTMINE

KIIRUSED

Sissejuhatavad märkused. Tsütoplasma liikumise jälgimiseks on kõige mugavamad suured taimerakud, millel on suured vakuoolid (charofüütide sõlmevahede rakud, meresifoonilised rohevetikad, elodea, vallisneria jt veetaimede lehtede rakud). Tsütoplasmaatilist liikumist on mitut tüüpi. Kõige levinum võnkuv liikumine. Seda peetakse kõige vähem järjestatuks, kuna sel juhul on osa osakesi puhkeolekus, teised libisevad raku perifeeriasse ja teised raku keskmesse. Liikumisel on ebastabiilne, juhuslik iseloom. Vereringe liikumine on iseloomulik rakkudele, millel on tsütoplasmaatilised ahelad, mis läbivad keskvakuooli. Tsütoplasmaatilise kihi sees või pinnal, samuti tsütoplasma kihtides paiknevate osakeste suund ja liikumiskiirus ei ole konstantsed. Pöörleva liikumise ajal liigub tsütoplasma ainult raku perifeerias ja liigub nagu veorihm. Seda tüüpi liikumine, erinevalt tsirkulatsioonist, on enam-vähem püsiva ja korrapärase iseloomuga, mistõttu on see kvantitatiivseks uurimiseks mugav. Lisaks eelmainitule on ka tsütoplasma liigutused, näiteks väljutamine ja süstik. Liikumistüübid erinevad üksteisest tinglikult ja samas rakus võivad nad liikuda ühest teise.

Tsütoplasma liikumist saab iseloomustada selle kiiruse määramisega, mis ei sõltu mitte ainult edasiviiv jõud, vaid ka tsütoplasma viskoossus. Tsütoplasma kiirust saab mõõta mikroskoobi all, jälgides selle osakeste liikumist.

Eesmärk. Tutvuge tsütoplasmaatilise liikumise pöörlemistüübiga ja mõõtke selle kiirust erinevates taimeobjektides.

Materjalid ja seadmed: mikroskoop, slaidid ja katteklaasid, turvahabemenuga tera, lahkamisnõel, kunstliku tiigi veelahus, wallisneria leht, sõlmedevahelised nitella rakud.

Vallisneria lehelabalt lõigatakse terava žiletiga ära väike tükk, püüdes lehte võimalikult vähe vigastada, asetatakse slaidile veetilga sisse ja uuritakse mikroskoobi all, esmalt madalal, seejärel kõrgel. suurendus. Lehest ei ole soovitatav lõikeid teha, kuna rakud on sel juhul tõsiselt vigastatud ja nende liikumine peatub. Tsütoplasma liikumist on lihtne jälgida kõigi kloroplastide liikumisel ühes suunas piki rakuseina. Seda liikumist nimetatakse pöörlevaks.

Tsükloosi jälgimiseks nitellarakkudes asetatakse eelnevalt ettevalmistatud rakud spetsiaalsetesse kambritesse, mis täidetakse kunstliku tiigivee lahusega. Kõigil Chara vetikatel on ka pöörlev tsütoplasmaatiline liikumine, kuid nende rakkude kloroplastid on liikumatud. Otse tselluloosi kestaga külgnevad need tiheda ja liikumatu tsütoplasma kihiga, mida nimetatakse ektoplasmaks. Selles kihis on fikseeritud kromatofoorid, mis moodustavad ühe kihi korrapärastest pikisuunalistest ridadest, mis on üksteisega tihedalt külgnevad. Vakuooli ja ektoplasma kihi vahel on tsütoplasma sisemine vedel liikuv kiht, nn endoplasm. Selle intensiivset liikumist saab jälgida kloroplastidest väiksemate organellide – tsütoplasmas hõljuvate väikeste värvitute lisandite – liikumisega.

Tsütoplasma liikumiskiiruse määramiseks kasutatakse stopperit ja okulaari joonlauda, ​​mis asetatakse mikroskoobi okulaari. Stopperi abil loendatakse aega, mille jooksul kloroplast või muu liikuv osake läbib okulaari joonlaua kahe valitud jaotuse vahelise kauguse. Selliseid mõõtmisi tehakse samas lahtris 3–5 korda. Tsütoplasma liikumiskiiruse arvutamiseks mõõdetakse silma joonlaua jagamise hinda. Selleks asetatakse mikroskoobi staadiumile objektmikromeeter, mida uuritakse okulaari mikromeetris. Kinnitage valitud lääts objekti mikromeetri jaotustele ja loendage objekti mikromeetri jaotuste arv. Okulaari mikromeetri jaotuste hind arvutatakse valemiga, kus N on okulaari mikromeetri jaotuste hind; 10 µm – objekti mikromeetri jaotusväärtus; b on okulaari mikromeetri osade arv, mis sobivad objekti mikromeetri (a) jaotustesse.

Osakeste kiirus on vahemaa mikromeetrites ja sekundite arvu suhe, mis kulub liikuval osakesel selle vahemaa läbimiseks (µm/s).

Harjutus. Määrata tsütoplasma liikumiskiirus veetaimede rakkudes. Sisestage mõõtmistulemused tabelisse. Tehke vaadeldavate objektide rakkude skemaatilised joonised ja märkige nooltega tsütoplasma liikumise suund, võrrelge tsükloosi olemust ja kiirust.

Objekt Liikumise tüüp Kaugus Osakeste liikumisaeg, s Tsükloosi kiirus, 1. Mis on tsütosool?

2. Kuidas sõltub plasmolüüsi vorm taimerakkude tsütoplasma viskoossusest?

3. Mis on tsütoplasma liikumise bioloogiline tähtsus?

4. Millised on peamised tsütoplasmaatilise liikumise tüübid?

5. Mis määrab tsütoplasma kiiruse?

Autoritelt……………………………………………………………….

1. TAIMERAKK KUI OSMOOTILINE

SÜSTEEM…………………………………………………………….

Laboratoorsed tööd Taimerakkude mudelid……………………………………... Laboritööd Taimeraku plasmolüüsi ja deplasmolüüsi nähtus..……. Laboratoorsed tööd Rakumahla osmootse rõhu määramine plasmolüütilise meetodiga…………………………………….……………. 2. RAKUMEMBRAANIDE OMADUSED………..…………..

Laboratoorsed tööd Taimeraku plasmalemma selektiivse läbilaskvuse uurimine………………………………………………………….. Laboritööd Neutraalse punase difusiooni uurimine plasmalemma kaudu Laboritöö Tonoplasti ja plasmamma aegumiskõlblikkus beetaetsüsaniini füüsikaliste ja keemiliste tegurite all ... 3. Tsütoplasma omadused ........................................ ... kaaliumi ja kaltsiumi ioonide laboratoorse töö mõju taimeraku tsütoplasma …………………………………………………………… Laboratoorsed tööd Taimerakkude tsütoplasma liikumise jälgimine ja selle kiiruse mõõtmine……………………………………………………….

TAIMERAKU FÜSIOLOOGIA

Töötuba "Taimefüsioloogia"

bioloogiateaduskonna üliõpilastele Küsimuse eest vastutav A. P. Kudrjašov Avaldamiseks alla kirjutatud 31. 08. 2009. Formaat 6084/16. Ofsetpaber.

Peakomplekti ajad. Konv. ahju l. 1.63. Uch.-toim. l. 1.62. Tiraaž 50 eksemplari. Zach.

Valgevene Riiklik Ülikool 220030, Minsk, Iseseisvuse avenüü, 4.

Trükitud Belorussky koopiamasinatele kliendi algse paigutuse järgi riigiülikool.

Sarnased tööd:

"VENEMAA TERVISEMINEERIUM Riigieelarveline erialane kõrgharidusasutus IRKUTSK RIIKLIKU MEDITSIINIÜLIKOOL (Venemaa Tervishoiuministeeriumi GBOU VPO IGMU) Füsioteraapia kursus ja spordimeditsiin HARIDUSTTSIPLIIN TERAPEUTILINE FÜÜSILINE KULTUUR JA MEDITSIINIKONTROLL METOODIKA SOOVITUSED ÕPILASTE AUDITORIAALSEKS TÖÖKS eriala: 060103 (040200) – Pediatrics (PED), 5. kursuse MEDITSIATSIOONI TEEMAARST. PÕHILISED...»

« ÜLIKOOLI Eluohutuse, anatoomia ja füsioloogia osakond FÜSIOLOOGIA (INIMESE JA LOOMADE FÜSIOLOOGIA) Koolitus- ja metodoloogiakompleksÜliõpilastele, kes on õppinud erialal 020201 Bioloogia Gorno-Altaisk RIO Gorno-Altai Riiklik Ülikool 2008 Avaldatud Gorno-Altai osariigi metoodilise nõukogu otsusega ... "

Arvustajad: bioloogiateaduste doktor, professor Panov Valeri Petrovitš - Moskva Põllumajandusakadeemia; põllumajandusteaduste doktor, professor Gruzdev Nikolai Vasiljevitš - juht. Venemaa Rahvaste Sõpruse Ülikooli eraloomateaduse osakond. Blokhin G. I. ja teised K64 Künoloogia. Õpik ülikoolidele / G.I. Blokhin, M.Yu. haigest. Käsiraamat sisaldab teavet koerte anatoomia, füsioloogia, söötmise, hooldamise, aretuse ja geneetika kohta ....

"KAASAN Föderaal- (VOLGA) ÜLIKOOLI Bioloogia- ja mullateaduskonna inim- ja loomafüsioloogia osakond BIOLOOGIA FÜÜSIKALISTE JA KEEMILISTE MEETODITE TÖÖTUBA Õppevahend Jakovleva O.V., Sitdikova G.F., Jakovlev A.V. Kaasan-2010 1 Avaldatud KF(P)U bioloogia- ja mullateaduse teaduskonna haridus- ja metoodikanõukogu otsusega Inimese ja loomade füsioloogia osakonna koosoleku protokoll nr Arvustaja nr: Yakovleva O.V., Sitdikova G.F., Jakovlev A.V. Füüsikaliste ja keemiliste meetodite töötuba...»

«Uute tulijate bülletään (november 2008) 1. SOTSIAALTEADUSED 1.1. Filosoofia. Psühholoogia. Loogika 1. Yu9ya7 Bogomolova, N. N. Massikommunikatsiooni sotsiaalpsühholoogia: õpik. käsiraamat 74 ülikoolidele / N. N. Bogomolova. - M. : Aspect Press, 2008. - 191 lk. a - 1; h / zo - 1; 2. Yuya7 Sissejuhatus filosoofiasse: õpik. käsiraamat ülikoolidele / I. T. Frolov [et al.]. - 4. B 24. väljaanne, muudetud. ja täiendavad - M.: Kultuurirevolutsioon, 2007. - 623 lk. uch / b - 1; 3. Yu Goldobina, L. A. Ühiskond kui eriline olend: ... "

“VALGEVENE RIIKÜLIKOOLI BIOLOOGIATEADUSKOND Botaanika osakond BOTAANIKA ALUSED Laboratoorsete uuringute juhend 1. kursuse üliõpilastele päevaosakond erialad 1-31 01 02 Biokeemia; 1-31 01 03 Mikrobioloogia Minsk 2013, V. N. Tikhomirov, M. A. Dzhus

“VALGEVENE RIIKLIKÜLIKOOLI BIOLOOGIATEADUSKOND Inim- ja loomafüsioloogia osakond KÕRGEMATE SELGROOGSETE LOOMADE ARENG: LINNUD Kursuse Bioloogia bioloogia eriala metoodilised juhendid 1-31 01 01 Bioloogia MINSK 2601017 MINSK . Maslova, A. V. Sidorov Bioloogiateaduskonna akadeemilise nõukogu poolt 7. detsembril 2007. a protokolli nr 5 retsensendi bioloogiakandidaat, dotsent C....»

"Tervishoiuministeeriumi Irkutski Riiklik Meditsiiniülikool riigieelarveline kutsekõrgkool Venemaa Föderatsioon Kardiovaskulaarsüsteem: peamiste kahjustuste anatoomilised ja füsioloogilised iseärasused, uurimismeetodid ja semiootika Haridus- ja metoodiline käsiraamat Irkutski Riiklik Meditsiiniülikool 2012 1 UDC BBK 57.319ya73 C 32 FÖDERATSIOON (GBOU VPO VOLGGMU TERVISEMINEERIUM OF VENEMAA_ juht). Patoloogilise füsioloogia osakond, meditsiiniteaduste doktor, professor L.N. Rogova METOODILINE ARENDUS õpilastele praktiliste tundide läbiviimiseks erialal Patofüsioloogia, pea ja kaela patofüsioloogia ... "

Föderaalne Haridusagentuur Riiklik kutsekõrgharidusasutus GORNO-ALTA RIIGI ÜLIKOOL Eluohutuse, anatoomia ja füsioloogia osakond INIM Haridus- ja metoodiline kompleks Erialale 020201 Bioloogia Gorno-Altaisk RIO Gorno-Altai Riiklik Ülikool 2009 Väljaandja metoodikanõukogu otsus Gorno-Altai Riikliku Ülikooli UDK 611; 591,4 BBK Autori...»

"Donetski Riiklik Meditsiiniülikool. M. Gorki Meditsiinikeemia Osakond METOODIKA JUHEND meditsiinilise keemia praktilisteks tundideks rahvusvahelise arstiteaduskonna esmakursuslastele. Donetsk – 2011 1 Suunised koostas: juht. osakond, dotsent Rozhdestvensky E.Yu. Dotsent Sidun M.S., Art. õpetaja Pavlenko V.I., osakonna assistendid Ignatjeva V.V., Boytsova V.E., Busurina Z.A., Streletskaja L.P., Sidorenko L.M. Juhised heaks kiidetud...»

"IRKUTSKI RIIKLIK MEDITSIINIÜLIKOOL Laste ja noorukite kommunaalhügieeni ja -hügieeni osakond LASTE JALATSIDE HÜGIEENINÕUDED (õppe- ja metoodiline juhend pediaatriateaduskonna üliõpilastele) Irkutsk, 2010 Hügieeninõuded laste jalatsite metoodikatele I / Educational.Glovare metoodiliste jalanõude ., Popov I.P., Makarova L.I. - Irkutsk: ISMU kirjastus, 2010. Õppevahend valmis juhataja toimetamisel. Professor Ignatieva osakond L.P. osakonna töötajad ... "

“VALGEVENE RIIKÜLIKOOLI BIOLOOGIATEADUSKOND Inimese ja loomade füsioloogia osakond KAHEPAIKLASTE ARENG Kursuse Bioloogia individuaalarengu bioloogia juhend bioloogiateaduskonna eriala üliõpilastele 1-31 01 01 Bioloogia MINSK 2007 UDC V.BC81770mended LBC6v. Bioloogiateaduskonna Akadeemilise Nõukogu poolt 10. aprillil 2007 protokoll nr 7 retsensent bioloogiakandidaat, dotsent S. V. Glushen...»

„Õppeprotsessi varustamine muude litsentsimiseks deklareeritud haridusprogrammide elluviimiseks vajalike raamatukogu- ja teaberessursside ning õppeprotsessi toetavate vahenditega Eriala Autor, pealkiri, ilmumiskoht, väljaandja, aasta Kogus Valdkonda uurivate trükiste eksemplaride arv Üldine Meditsiin 060101 Sünnitusabi. arstitudengitele ülikoolid Saveliev, Obstetrics 537 432 Šalina, Sichinava, Panina, Kurtser. - M. : GEOTAR-Media, 2009 ... "

«Vene Föderatsiooni Tervishoiuministeeriumi Volgogradi Riikliku Meditsiiniülikooli Riikliku Eelarvelise Kõrghariduse Õppeasutuse Pjatigorski filiaal BIOLOOGILISE KEEMIA JA MIKROBIOLOOGIA OSAKOND E.G. DORKINA ÜLDMIKROBIOLOOGIA. 2. OSA MIKROORGANISMIDE FÜSIOLOOGIA Juhised 1. kursuse üliõpilaste iseseisvaks (õppekavaväliseks) tööks (päevaõpe) erialal C2.B.11 - MIKROBIOLOOGIA Pjatigorsk 2013 1 UDK ... "

«FÖDERAALNE HARIDUSAGENTUUR RIIKLIK KUTSEKÕRGHARIDUSASUTUS VORONEZI RIIKLIK ÜLIKOOL A.T. Jeprintsev, V.N. Popov, D.N. Fedorin GEENIVÄLJENDUSE IDENTIFITSEERIMINE JA UURING Ülikoolide õppe- ja metoodiline juhend Voroneži Riikliku Ülikooli Kirjastus- ja Trükikeskus 2008 Kinnitatud bioloogia- ja mullateaduse teaduskonna teadus-metoodilise nõukogu poolt 14. veebruaril 2008, bioloogiaretsensent nr. ..."

"Riiklik erialane kõrgharidusasutus Kurski Riiklik Meditsiiniülikool Vene Föderatsiooni tervishoiuministeeriumi farmaatsiateaduskonna bioloogilise keemia osakonna juhend bioloogilise keemia iseseisvaks ettevalmistamiseks farmaatsiateaduskonna üliõpilastele, kirjavahetusosakonna Kursk - 2005 UDC: 54: 57 (072) BBK: 24:28 y7 Avaldatud KSMU toimetuse ja kirjastusnõukogu otsusega Bioloogilise keemia enesekoolituse käsiraamat ... "

"RIIKI EELARVELINE HARIDUSASUTUS KUTSEKÕRGE KÕRGHARIDUSEST VOLGOGRADI RIIKLIK MEDITSIINIÜLIKOOL TERVISHOIU- JA SOTSIAALPOLIITIKA MINISTEERIUMI VENEMAA FÖDERATSIOONI (GBOU VPO VOLGGMU MINISTERY OF HEFEDERATION) Patoloogilise füsioloogia osakond, meditsiiniteaduste doktor, professor L. N. Rogova

“1 2 N. I. Fedjukovitš INIMESE ANATOOMIA JA FÜSIOLOOGIA Heaks kiidetud Vene Föderatsiooni Haridusministeeriumi poolt õppevahendina meditsiinikoolide üliõpilastele, kes õpivad erialal 0406 Õendus, teine ​​väljaanne Rostov-on-Don Phoenix 2003 BBK 28.8ya723 F32kovich 723. Ja F 32 Inimese anatoomia ja füsioloogia: õpik. Ed. 2. - Rostov n / a: kirjastus: Phoenix, 2003. - 416 lk. Õpik hõlmab normaalse, inimese anatoomia ja füsioloogia küsimusi, võttes arvesse ... "

Selgitav märkus.

Pakutud valikkursus sisaldab teavet raku - eluslooduse üksuse kohta, on mõeldud erialaklasside õpilastele, kes on huvitatud tsütoloogiast ja biokeemiast. Kavandatav valikkursus toetab ja süvendab bioloogia algteadmisi. Valikkursusel õppimine aitab edasiõppimise ja erialase tegevuse valikul.

Kursuse aluseks on üliõpilaste bioloogiaõppes omandatud teadmised ja oskused. Tundide käigus peaksid õpilased omandama pakutavate küsimuste kohta teabe otsimise kogemuse. Õpilased täiustavad valitud teemal esseede, ettekannete, sõnumite koostamise oskusi, töötavad välja katse tehnika.

Valikkursus kestab 35 tundi. Programm näeb ette teoreetiliste küsimuste õppimist, laboratoorseid töid, seminare.

Kursuse eesmärk. Moodustada võime tuvastada, paljastada, kasutada seost raku struktuuri ja funktsiooni vahel. Kinnitada laboritööde läbiviimiseks vajalikke oskusi. Kaasake õpilasi iseseisev töö lisakirjandusega.

Kursuse eesmärk: oskuste ja vilumuste kujundamine bioloogiaalaste teadmiste igakülgseks mõistmiseks, aidates õpilastel vastata tsütoloogia ja biokeemia huviliste huvidele.

Kursuse põhikontseptsioon.

1. Integreeritud lähenemine elusorganismide uurimisele organisatsiooni erinevatel tasanditel.

2. Raku ehituse küsimuste käsitlemisel pööratakse põhitähelepanu evolutsioonilise mõtlemise kujunemisele.

Tundide koguarv on 35 tundi.

Teema I. Rakk: uurimislugu. Rakuteooria. (3 tundi)

Sissejuhatus rakutsütoloogiasse. Kaasaegse tsütoloogia ülesanded. Rakk on terviklik süsteem. Rakkude uurimise ajalugu. Rakuteooria loomine. Rakkude uurimise meetodid. Paralleelsus mikroskoopilise tehnika arengus ja tsütoloogiliste uuringute tase.

Laboratoorsed tööd 1. Mikroskoobi seade ja mikroskoopia tehnika.

Teema II. Raku keemia (8 tundi).

Raku keemilised elemendid. Elusolendite keemilise koostise tunnused. Ioonid rakus ja kehas. Keemiliste ühendite sisaldus rakus. Vee roll elussüsteemis.

orgaanilised ühendid. Valkude keemia. Valgud on kolloidid, valgud on amfoteersed elektrolüüdid, valgud on hüdrofiilsed ühendid. Patoloogilised nähtused valkude puudumisel toidus.

Nukleoproteiinide vahetust rikkudes areneb padagra. Selle haiguse olemus seisneb selles, et suur hulk kusihappe sooli ladestub kehas kõhredesse ja teistesse kudedesse. Kusihappe sisaldus veres suureneb 2-3 korda ja isegi 5 korda normi vastu. Selle protsessiga kaasneb valu ja liigeste deformatsioon. Kusihappe ladestumist neerudes iseloomustab selle eritumise vähenemine organismist, mille tulemusena on kusihappe tase veelgi kõrgem. tõuseb.

Laboratoorsed tööd 2. Valkude tuvastamine bioloogilistes objektides.

Süsivesikud on kõige levinumad orgaaniline aine maapinnal. Süsivesikute struktuuri ja bioloogiliste funktsioonide seos. Patoloogiad, mis on tingitud süsivesikute metabolismi rikkumisest organismis.

Suhkru tase veres on normaalne. Loote veres on 35-115 mg%, vastsündinutel - 20-30 mg%, lastel - 80-120 mg%, täiskasvanutel - 70-100 mg%, eakatel - 85-110 mg%. Veresuhkru muutust iseloomustavad teatud süsivesikute ainevahetuse häired.

Hüperglükeemia on organismi seisund, mida iseloomustab veresuhkru taseme tõus. Hüperglükeemia põhjused võivad olla füsioloogilised (süsivesikute tarbimine suurtes kogustes, erinevad emotsionaalsed seisundid jne) ja patoloogilised tegurid (suhkurtõbi, kroonilised haigused, ajukasvajad, vaimuhaigused). Süsivesikute ainevahetuse häire vorm on suhkurtõbi.

Laboratoorsed tööd 3. Süsivesikute määramine bioloogilistes objektides.

Tõesta süsivesikute olemasolu bioloogilistes objektides – kõige olulisemates bioloogilistes ainetes.

Lipiidid. Lipiidide roll sellise bioloogilise süsteemi kui raku teatud autonoomia tekkimisel.

Laboratoorsed tööd 4. Lipiidide tuvastamine bioloogilistes objektides.

Nukleiinhapped. Watsoni ja Cricki mudel.

Laboratoorsed tööd 5. Kvalitatiivne reaktsioon DNA-le.

III teema. Elusorganismide rakkude ehituse üldplaan. (kell 10)

Membraanrakkude organellid. mittemembraansed rakuorganellid. Prokarüootid ja eukarüootid. Loomade ja taimede eukarüootne rakk.

Laboratoorsed tööd 6. Prokarüootide ja eukarüootide ehituse tunnused.

Membraan. Rakumembraani struktuuri kaasaegne mudel.

Tsütoskelett – selle komponendid ja funktsioonid erinevates rakutüüpides.

Endotsütoos ja membraaniretseptori funktsioon.

Biopolümeeride suuri molekule läbi membraanide praktiliselt ei transpordita, kuid need võivad endotsütoosi tagajärjel sattuda rakku. See jaguneb fagotsütoosiks ja pinotsütoosiks. Need protsessid on seotud tsütoplasma jõulise aktiivsuse ja liikuvusega.

Membranoloogia arengu väljavaated.

Laboratoorsed tööd 7. Rakumembraani füsioloogilised omadused.

IV teema. Ainevahetus. (6 tundi).

Raku energiaallikad. Heterotroofid ja autotroofid. Mitokondrid on jõujaamad. ATP sünteesi skeem.

Fotosünteesi ja kemosünteesi mehhanism.

Ribosoomid. Ribosoomide tüübid ja struktuurid prokarüootides ja eukarüootides. Valkude biosüntees. Saade. transkriptsiooni ja tõlkimise reguleerimine.

Teema V. Tuumaaparaat ja rakkude paljunemine (6 tundi).

1. Kromatiini mõiste. Eukarüootse raku tuum. Karüoplasma.

2. Eluring rakud. rakkude paljunemine. Mõiste "tüvirakud". "Tüvirakkude teooria" - läbimurre kaasaegses bioloogias ja meditsiinis.

3. Rakkude vananemine.

Vähk on inimeste ja teiste elusolendite kõige ohtlikum haigus.

Laboratoorsed tööd 8. Mitoos sibula juurerakkudes.

VI teema. Rakkude evolutsioon. (2 tundi).

Lõppkonverents "Maa bioloogilise evolutsiooni esmased etapid".

Prokarüootide ja eukarüootide evolutsiooni teooria.

Valikkursuse "Elusraku saladused" temaatiline planeerimine.

Teema	Number
Teema 1. Lahter: õppe ajalugu (3 tundi) 1. Raku ajalugu. Sissejuhatus tsütoloogiasse. 2. Rakuteooria loomine. Rakkude uurimise meetodid. 3. L. r. Nr 1. Mikroskoobi seade ja mikroskoopia tehnika.
Teema 2. Raku keemia. (kell 8) 1. Keemilised elemendid rakud. Vee roll elussüsteemis. 2. Valkude keemia. L.r. nr 2. Tõendid valkude kui biokatalüsaatorite (ensüümide) kohta 3. Patoloogilised nähtused valkude puudumisel toidus. 4. L.r. Nr 3. Valkude tuvastamine bioloogilistes objektides. 5. Süsivesikud on kõige levinumad orgaanilised ained Maal. 6.L.r. Nr 4. Süsivesikute tuvastamine bioloogilistes objektides. 7. Lipiidid. L.r. Nr 5. Lipiidide tuvastamine bioloogilistes objektides. 8. N.K. L.r. Nr 6. DNA kvalitatiivne reaktsioon.
Teema 3. (10 tundi). 1. Membraan. Rakumembraani struktuuri kaasaegne mudel. 2. Tsütoskelett – selle komponendid ja funktsioonid selles erinevad tüübid rakud. 3. Membraani transport. 4. Membraanide endotsütoos ja retseptori funktsioon. 5 - 6. Membraani organellid. 7 - 8. Mittemembraansed rakuorganellid. L.r nr 7. Prokarüootide ja eukarüootide struktuuri tunnused 9.L.r. Nr 8. Rakumembraani füsioloogilised omadused. 10. Seminar.
Teema 4. Ainevahetus (6 tundi). 1. Raku energiaallikad. Heterotroofid ja autotroofid. 2. ATP sünteesi skeem. Mitokondrid on jõujaamad. 3. Fotosünteesi mehhanism. Kemosüntees. 5. Valkude biosüntees. Seminar. 6. Seminar.
5. teema. 1. Kromatiini mõiste. Eukarüootse raku tuum. Karüoplasma. 2. Raku elutsükkel. rakkude paljunemine. 3.Tüvirakkude teooria. 4. Vananemine ja surm. 5.L.r. Nr 9. Mitoos sibula juurerakkudes. 6. Seminar.
Teema 6. Rakkude evolutsioon (2 tundi) Seminar. 1-2. Lõppkonverents "Maa bioloogilise evolutsiooni esmased etapid".

Laboratoorsed tööd. Teema. Valgusmikroskoopide seade ja mikroskoopiatehnika.

Sihtmärk. Valgusmikroskoobi seadme teadmistele tuginedes valdab mikroskoopia tehnikat ja ajutiste mikropreparaatide valmistamist. Tutvuge laboritööde registreerimise reeglitega.

Varustus. Mikroskoop igale õpilasele. Slaidid ja katteklaasid, pipetid, veetopsid, vatt, pintsetid, käärid, märkmik, album. Mikroskoobi ja selle osade seadme skeem.

Tööprotsess.

Mõelge mikroskoobi põhiosadele: mehaaniline, optiline ja valgustus.

Mehaaniline osa sisaldab statiiv, objektilaud, toru, revolver, makro- ja mikromeetri kruvid.

Mikroskoobi optilist osa esindavad okulaarid ja objektiivid. Okulaar (ladina keeles okulus – silm) asub toru ülemises osas ja on suunatud silma poole.

See on varrukasse suletud läätsede süsteem. Okulaari ülemisel pinnal oleva joonise järgi saab hinnata suurendustegurit (x 7, x 10, x 15). Okulaari saab torust eemaldada ja vajadusel asendada. Toru vastasküljel on pöörlev plaat ehk revolver (ladina rewolvo) - ma pöörlen), milles on kolm pesa objektiivide jaoks. Objektiiv - läätsede süsteem, neil on erinev suurendus. Väikeste objektide uurimiseks on väikese suurendusega objektiiv (x 8), suure suurendusega objektiiv (x 40) ja immersioonobjektiiv (x 90).

Mikroskoobi kogusuurendus võrdub okulaari suurendusega, mis kordab objektiivi suurendust.

Valgustusosa koosneb peeglist, kondensaatorist ja diafragmast.

Kondensaator asub peegli ja lava vahel. See koosneb kahest objektiivist. Kondensaatori liigutamiseks on mikroskoobi ees asuv kruvi ja makromeetriline kruvi. Kondensaatori langetamisel valgustus väheneb, tõstmisel suureneb. Diafragma plaatide asendi muutmisega saate spetsiaalse nupu abil reguleerida valgustust.

Harjutus. Joonistage mikroskoop ja märgistage selle osad.

Mikroskoobi reeglid.

1. Paigaldage mikroskoop nii, et statiiv on teie poole, objekti staadium teist eemal.

2. Asetage väikese suurendusega objektiiv tööasendisse.

3. Vaadates vasaku silmaga okulaari, pöörake peeglit eri suundades, kuni vaateväli on eredalt ja ühtlaselt valgustatud.

4. Asetage ettevalmistatud preparaat lavale (katteklapp üles) nii, et objektiiv oleks lava ava keskel.

5. Visuaalse kontrolli all langetage toru aeglaselt makrokruvi abil nii, et lääts oleks preparaadist 2 mm kaugusel.

6. Vaadake läbi okulaari ja tõstke toru aeglaselt üles, kuni kuvatakse objekti kujutis.

7. Et asuda edasi objekti uurimisele mikroskoobi suure suurendusega, on vaja preparaati tsentreerida, s.o. asetage objekt vaatevälja keskele.

8. Pöörates revolvrit, viige suure suurendusega objektiiv tööasendisse.

9. Langetage toru silma kontrolli all (vaadake mitte läbi okulaari, vaid küljelt), kuni see puudutab preparaati.

10. Vaadates okulaari, tõstke toru aeglaselt üles, kuni ilmub kujutis.

11. Kasutage peenteravustamiseks mikroskoopilist kruvi.

12. Preparaadi visandamisel vaadake vasaku silmaga okulaari.

Harjutus. Kirjutage laboritööde jaoks vihikusse ümber mikroskoobiga töötamise reeglid.

Ajutise preparaadi valmistamise meetod.

1. Võtke liugklaas, hoides seda külgmistest servadest, asetage see lauale.

2. Aseta klaasi keskele ese, näiteks 1,5 cm pikkused vatitükid.. Aseta pipetiga esemele üks tilk vett.

3. Asetage klaasklaasile katteklaas.

4. Mõelge valmistootele.

5. Joonistage albumisse, kuidas näevad puuvillakiud väikese ja suure suurendusega välja.

Algloomade mikroskoopia.

1. Võtke vett ammusest akvaariumist. Võtke tilk koos vetikaoksa või pardilehega ja vaadake väikese suurendusega läbi mikroskoobi. Tavaliselt nähakse mitmesuguseid algloomi: kingad, amööb - vabalt elavad ja vetikate külge kinnitunud (suvoyki). Vees võivad esineda väikesed ussid ja koorikloomad (kükloobid, dafnia). Arvestades seda ettevalmistust, saate harjutada mikroskoobi suunamist liikuvatele objektidele. (See tähendab, õppige mikroskoopi fikseerima).

Laboritööde kujundamise reeglid.

Objekti mikroskoopilise uurimise vajalik element on selle eskiis albumis; kaasas album 30x21 cm ja pliiats (tavaline ja värviline).

1. Saate joonistada ainult lehe ühele küljele.

2.Enne visandiga alustamist kirjuta lehe ülaossa üles teema nimi.

3. Joonis peab olema suur, detailid hästi näha.

4. Joonisel peavad vormid õigesti kuvama; üksikute osade ja terviku mahu ja suuruse suhe.

Kõigepealt peate joonistama objekti piirjooned (suured), seejärel detailide piirjooned sisse ja seejärel selgelt joonistama.

5. Joonistage, korrates selgelt kõiki objekti jooni. Selleks ei tohi silmi mikroskoobilt ära võtta, vaid suunata ainult tähelepanu objektilt joonisele (seda tuleb õppida).

6. Iga joonise jaoks peate andma osade tähistus. Kõik pealdised peavad olema üksteisega paralleelsed. Nooled asetatakse objekti üksikute osade juurde, kirjutage igaühe vastu nimi. Laboratoorsete tööde tegemiseks peab kaasas olema album ja märkmik tekstimaterjali salvestamiseks ja diagrammide tegemiseks.

Laboratoorsed tööd. Teema. Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude struktuuriomadused. Taimede ja loomade rakud.

Sihtmärk. Bakterite (prokarüootide), taimede ja loomade (eukarüootide) rakkude uurimise põhjal avastada peamised sarnasused bakterite, loomade ja taimede struktuuris kui eluvormide organisatsiooni ühtsuse näitaja.

Varustus.

1. Mikroskoop.

2. Slaidid ja katteklaasid.

3. Pipetid, veeklaasid, pintsetid, skalpellid, joodi infusioon, tindi vesilahus.

4. Magenta, metüleensinine, liha, kala või köögiviljade infusioon, sibulakile.

Bakteri-, taime- ja loomarakkude struktuuri tabel.

Tööprotsess.

1. Valmistage eelnevalt infusioon erinevatest toodetest: liha, kala, munavalk.

2. Jahvatage väike kogus materjali ja asetage see kolbi, lisage skalpelli otsa kriit. Täida veega kuni 2/3 mahust.

3. Hoia infusiooniga kolbi soojas (pimedas) 3-5 päeva. Selle aja jooksul koguneb söötmesse palju erinevaid baktereid.

4. Asetage tilk infusiooni slaidile. Kaaluge preparaati 40x objektiiviga, kuid võite proovida ka 90x (Ajutine preparaat valmistatakse eelmises töös toodud reeglite järgi).

5. Lisa tilk ripsmetušši. Üldise tausta taustal on bakterirakud värvimata.

6. Joonista bakterirakud.

7. Valmistada ette ajutised preparaadid taime- ja loomarakkudest.

Eraldage lihakas soomus sibulatükist. Sees on õhuke kile. Eemaldage kile, lõigake ära. Pange alusklaasile, korjake pipetiga joodilahus, tilgutage kilele, katke katteklaasiga. Vaata väikese suurendusega. Suured ümarad tuumad rakkudes värvitakse joodiga kollaseks.

Lülitage suure suurenduse juurde ja leidke rakumembraan. Tuumas on näha 1-2 tuuma, mõnikord on näha tsütoplasma granuleeritud struktuur.

Värvimata tühimikud rakkude tsütoplasmas on vakuoolid.

8. Joonistage mitu lahtrit. Määrake: 1) kest; 2) tsütoplasma; 3) tuum; 4) vakuoolid (kui need on nähtavad).

Saate valmistada Elodea lehe preparaati. Näete kloroplaste – rohelisi plastiide. Värvimata rakkude tuumad pole nähtavad.

9. Valmistootel saab uurida loomarakke. Sketš. Joonis peaks näitama: 1) kest; 2) tsütoplasma; 3) tuum.

10. Viige läbi ühine arutelu.

Milliseid rakuteooria sätteid saab tehtud töö tulemustega kinnitada?

Laboratoorsed tööd. Teema. Valkude tuvastamine bioloogilistes objektides.

Sihtmärk. Tõesta valkude olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus.

Katseklaaside, pipeti, veevanni, tilgutiga alus.

Munavalgelahus, 10% NaOH lahus, 1% vasksulfaat, ninhüdriin (0,5% vesilahus), lämmastikhape (kontsentreeritud).

Biureetreaktsioon peptiidsideme määramiseks. Meetod põhineb peptiidsideme võimel leeliselises keskkonnas moodustada vasksulfaadiga värvilisi kompleksühendeid.

Tööprotsess.

1. Lisage katseklaasi 5 tilka 1% munavalget (valk filtreeritakse läbi marli, seejärel lahjendatakse destilleeritud veega 1:10), kolm tilka 10% naatriumhüdroksiidi lahust ja 1 tilk 1% vasksulfaadi lahust ja segada.

Toru sisu omandab sinakasvioletse värvuse.

ninhüdriini reaktsioon. Valgud, polüpeptiidid ja vabad aminohapped annavad ninhüdriiniga sinise või violetse värvuse.

Tööprotsess.

1. Võtke 5 tilka 10% munavalgelahust, lisage 5 tilka 0,5% ninhüdriini vesilahust ja kuumutage.

2-3 minuti pärast tekib roosa või sinakasvioletne värvus.

Ksantoproteiini reaktsioon (kreeka keeles xantos – kollane). Selle reaktsiooni abil leitakse valgust tsüklilised aminohapped, mis sisaldavad benseeniringe (trüptofaan, türosiin jt).

Tööprotsess.

1,5 tilka 1% munavalgelahust, lisada 3 tilka kontsentreeritud lämmastikhapet (ettevaatlikult) ja kuumutada. Pärast jahutamist lisage katseklaasi 5–10 tilka 10% naatriumhüdroksiidi lahust, kuni ilmub oranž värvus (seda seostatakse nende nitroühendite naatriumsoola moodustumisega).

Laboratoorsed tööd. Teema. Süsivesikute tuvastamine bioloogilistes objektides.

Sihtmärk. Tõesta süsivesikute olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus. Rack katseklaasidega. Pipetid, veevann.

1% tärkliselahus, 1% sahharoosilahus, 1% fruktoosilahus, 1% kaaliumjodiidis lahustatud joodilahus, 50 mm piirituses lahustatud naftool (enne kasutamist 5 korda veega lahjendatud), 1% alkoholilahus, tümool.

Kontsentreeritud väävelhape, Selivanovi reaktiiv: 0,5 g resortsinooli lahustatuna 100 ml 20% vesinikkloriidhappes

Tärklise tuvastamine.

Tööprotsess.

1. Lisage katseklaasi 10 tilka 1% tärklise lahust ja üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Täheldatakse sinist-lillat värvi.

süsivesikute tuvastamine.

Kasutades reaktsiooni naftooli või tümooliga, tuvastatakse väikeses koguses süsivesikuid või süsivesikute komponente kompleksühendites.

Tööprotsess.

1. Lisage kahte katseklaasi 10 tilka 1% sahharoosilahust.

Ühes lisage 3 tilka naftooli 1% alkoholilahust. Teises katseklaasis - 3 tilka tümooli 1% alkoholilahust. Valage mõlemasse (ettevaatlikult) 0,5 ml kontsentreeritud väävelhapet ja jälgige naftooliga katseklaasis violetset värvi ja tümooliga katseklaasi punast värvi kahe vedeliku piiril.

Fruktoosi tuvastamine (Selivanovi reaktsioon).

Fruktoos annab vesinikkloriidhappe ja resortsinooliga kuumutamisel kirsipunase värvuse.

Tööprotsess.

1. Valage katseklaasi 10 tilka Selivanovi reaktiivi 2 tilka 1% fruktoosilahust ja soojendage õrnalt (tekib punane värv).

Laboratoorsed tööd. Teema. Lipiidide tuvastamine bioloogilistes objektides.

Sihtmärk. Tõesta lipiidide olemasolu bioloogilistes objektides.

Varustus.

1. Stend katseklaaside, veevanni, pipeti, klaastopside, pulkade, marliga.

2.Letitiin, alkoholilahus (kana munakollane), kolesterool, 1% kloroformi lahus, kontsentreeritud väävelhape, atsetoon.

letsitiini tuvastamine.

Letsitiin kuulub fosfolipiidide rühma, on osa rakumembraanidest. See moodustab suurema osa ajukoest.

Tööprotsess.

1. Valage 10 tilka atsetooni kuiva katseklaasi; klaasi panna? kana munakollane.

Pulgaga segades lisa tilkhaaval 40 ml kuuma alkoholi.

Kui lahus on jahtunud, filtreerige see kuiva katseklaasi. Filtraat peab olema selge. Reaktiiv tuleb enne kasutamist ette valmistada. Välja langeb valge sade.

kolesterooli tuvastamine.

Kolesterool on rasvataoline aine, millel on keha jaoks suur tähtsus. Sisaldub paljude elundite ja kudede membraanides, on sapphapete, D-vitamiini, suguhormoonide, neerupealiste koore hormoonide eelkäija. Reaktsioon põhineb selle võimel vabastada vett ja kondenseeruda värvilisteks ühenditeks.

Tööprotsess.

1. Valage kuiva katseklaasi 10 tilka kolesterooli 1% kloroformilahust ja (ettevaatlikult) piki anuma seina 0,5 ml kontsentreeritud väävelhapet. Raputage (õrnalt). Ilmub ülemise kloroformikihi punakasoranž värv.

Laboratoorsed tööd. Teema. Tõendid valkude toimimise kohta biokatalüsaatoritena (ensüümidena).

Sihtmärk. Tõestada valkude - ensüümide katalüütilist toimet, näidata nende kõrget spetsiifilisust, kõrgeimat aktiivsust füsioloogilises keskkonnas.

Varustus. Rack katseklaasidega, 1 ml pipetid, veevann, termostaat.

1% tärkliselahus, sahharoosilahus, 1% joodilahus kaaliumjodiidis, 5% vasksulfaadi lahus, 10% naatriumhüdroksiidi lahus, 2% sahharoosilahus, 0,2% vesinikkloriidhappe lahus.

Tööprotsess.

1. Tärklise ensümaatiline hüdrolüüs.

Sülje amülaas toimib ensüümina, mis hüdrolüüsib tärklise selle koostisosadeks (maltoos, glükoos). Katse tulemuste hindamine viiakse läbi värvireaktsioonide abil Trommeri reaktsiooni joodiga.

Hüdrolüüsimata tärklis annab joodiga sinise värvuse ja negatiivse Trommeri reaktsiooni. Tärklise hüdrolüüsi saadused ei reageeri joodiga, kuid reageerivad positiivselt Trommeri reagendiga.

1. Valage kahte katseklaasi 10 tilka 1% tärkliselahust.

2. Lisage ühte neist (katseklaas nr 1) (kontroll) 4 tilka vett.

Teises (katseklaasis nr 2) lisage 4 tilka süljelahust, lahjendage sülge 5 korda.

3. Segage ja asetage 15 minutiks veevanni või termostaadi. temperatuuril 37 kraadi S.

4. Võtke katseklaasist 4 tilka uuritavat ainet ja lisage see 2 erinevasse katseklaasi.

5. Ühele lisage üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Teisele lisage üks tilk 5% vasksulfaadi lahust ja 4 tilka 10% naatriumhüdroksiidi lahust ning kuumutage õrnalt keemiseni (Trommeri reaktsioon).

6. Teeme sama ka katseklaasi nr 2 sisuga. Tulemus peaks näitama, et tärklise hüdrolüüsi vee juuresolekul ei toimu ja reaktsioon joodiga peaks olema positiivne. Trommeri reaktsioon on negatiivne (vaskoksiidi hüdroksiid on sinine). Sülje amülaasi juuresolekul peaksid tulemused olema vastupidised, kuna tärklise hüdrolüüs on toimunud.

Joodiga reaktsiooni ei toimu ja Trommeri reaktsioonis tekib telliskivipunane värvus (vaskoksiid I).

II. Ensüümide toime spetsiifilisus.

Iga ensüüm toimib ainult ühele ainele või sarnaste substraatide rühmale. See on tingitud ensüümi struktuuri, selle aktiivse keskpunkti ja substraadi struktuuri vastavusest. Näiteks amülaas toimib ainult tärklisele.

Sahharoosi valmistamine.

Jahvata 1,100 g pärmi ja lisa vesi (400 ml). Filtreerige 2 tunni pärast ja hoidke külmkapis.

2. Lisage kahte katseklaasi (nr 1 ja nr 2) 10 tilka 1% tärkliselahust.

Katseklaasidesse nr 3 ja nr 4 lisada 10 tilka 2% sahharoosilahust.

3. Katseklaasidesse nr 1 ja nr 3 lisada 4 tilka 5 korda lahjendatud süljelahust.

Katseklaasidesse nr 2 ja nr 4 lisada 4 tilka sahharoosi.

4. Sega läbi ja jäta 15 minutiks 37 kraadise temperatuuriga termostaadi seisma. KOOS.

5. Seejärel viige kõigi nelja katseklaasi sisuga läbi reaktsioonid joodi ja Trommeriga

Ensüümide toime spetsiifilisuse määramine

Järeldustes tuleb märkida, millises katseklaasis ja mis tingimustel ensüümide toimet leiti ning miks.

III. Keskmise pH mõju ensüümi aktiivsusele.

Iga ensüümi jaoks on teatud väärtus keskkonnas, mille juures see avaldab suurimat aktiivsust. Söötme pH muutus põhjustab ensüümi aktiivsuse vähenemise või täieliku pärssimise.

1. Valage 1 ml destilleeritud vett 8 katseklaasi.

2. Katseklaasi nr 1 lisage 1 ml 0,2% vesinikkloriidhappe lahust. Sega.

3. Võtke üks ml segu katseklaasist nr 1 ja viige see katseklaasi nr 2. Segage, valage 1 ml ja viige katseklaasi nr 3 jne.

4. Võtke katseklaasist nr 8 1 ml ja valage see välja. Saame erineva pH keskkonna.

4. Igasse katsutisse lisage 2 ml 1% tärkliselahust ja 1 ml süljelahust, mis on lahjendatud 1:10.

5. Raputage katseklaase ja asetage termostaadi 15 minutiks 37 kraadi juurde. KOOS.

6. Jahutage ja lisage kõikidesse katseklaasidesse üks tilk 1% joodi lahust kaaliumjodiidis.

Täielik hüdrolüüs toimub katseklaasides nr 5 ja nr 6, kus lahusesöötme pH on vahemikus 6,8-7,2, s.o. amülaasi toime jaoks optimaalne.

Laboratoorsed tööd. Teema. Deoksünukleoproteiini eraldamine põrna (maksa) kudedest. Kvalitatiivne DNA test.

Sihtmärk. Tõesta, et tuumarikastes kudedes (põrn, harknääre) sisaldub suur hulk nukleiinhappeid valkudega ühendi kujul (desoksünukleoproteiin – DNP).

Varustus. Katseklaasirest, uhmri nuia, klaasipulber, pipett, kristallisaator, 50 ml ja 300 ml mõõtesilindrid, 1 ml pipetid, sälkuga puupulgad, veevann, filtermarli, naatriumkloriid, 5% lahus, sisaldab 0,04% triasendatud naatriumnitraati , 0,4% naatriumhüdroksiidi lahus, difenüülamiini reagent (lahustage 1 g difenüülamiini 100 ml jää-äädikhappes. Lisage lahusele 2,75 ml kontsentreeritud hapet), põrn (värske või külmutatud Pärmi RNA, värskelt valmistatud 0,1% lahus.

Tööprotsess.

1. Deoksünukleoproteiini (DNP) eraldamine põrna (maksa) koest.

Meetod põhineb DNP võimel lahustuda kõrge ioontugevusega soolalahustes ja sadestuda, kui nende kontsentratsioon väheneb.

2–3 g põrnakudet jahvatada ettevaatlikult uhmris klaaspulbriga, lisades järk-järgult 35–40 ml naatriumkloriidi lahust.

Saadud viskoosne lahus filtreeritakse läbi kahe marli kihi kristallisaatorisse. Mõõtke silindriga kuus korda (filtraadi suhtes) destilleeritud vee mahtu ja valage see aeglaselt filtraati.

Saadud DNP niidid keritakse ettevaatlikult puupulgale ja kantakse kasutamiseks katseklaasi.

2. DNA kvalitatiivne reaktsioon.

Meetod põhineb desoksüribonukleoproteiini DNA-s sisalduva desoksüriboosi võimel moodustada difenüülamiiniga siniseid ühendeid, kui seda kuumutatakse jää-äädikhappe ja kontsentreeritud väävelhappe segu sisaldavas keskkonnas.

Riboosi RNA puhul annab sarnane reaktsioon rohelise värvuse.

1/4 DNP sademele lisada 1 ml 0,4% naatriumhüdroksiidi lahust (kuni lahustumiseni). Lisage 0,5% ml difenüülamiini reaktiivi. Sega tuubi sisu ja aseta keeva veevanni (15 - 20 min).

Tehke sarnane reaktsioon teises katseklaasis 1 ml RNA lahusega.

Pange tähele iseloomulikku värvust.

Laboratoorsed tööd. Teema. Rakumembraani füsioloogilised omadused.

Sihtmärk. Näidake, et rakumembraanil on selektiivne läbilaskvus. Näidake visuaalselt membraani rolli fagotsütoosi ja pinotsütoosi protsessis, samuti tutvuge rakuplasmolüüsiga - protoplasti (raku sisu) eraldamise protsessiga rakuseintest.

Varustus.

Mikroskoobid, katteklaasid ja slaidid, skalpellid, lahkamisnõelad, filterpaber, pipetid, tint.

Infusooria kultuur või koekultuur toitekeskkonnal, amööbikultuur, Elodea taime tükid.

Kaaliumkloriidi lahused, kaltsiumkloriidi lahused, magneesiumkloriid, 2% albumiini lahus, 10% naatriumkloriidi lahus, destilleeritud vesi.

Tööprotsess.

1. Asetage ripsloomad või kultiveeritud koetükid nõrgasse naatrium- või kaaliumkloriidi lahusesse.

2. Valmistage mikroskoobi jaoks ette preparaat.

3. Näete rakkude kokkutõmbumist, mis näitab rakumembraani läbilaskvust. Sel juhul eraldub rakust vesi keskkonda.

4. Viige rakud tilga destilleeritud vette või tõmmake lahus filterpaberiga katteklaasi alt välja ja asendage see destilleeritud veega. Jälgige, kuidas rakud paisuvad, kui vesi neisse siseneb.

5. Asetage ripsloomad või kultiveeritud koe tükid madala kontsentratsiooniga kaltsiumkloriidi või magneesiumkloriidi lahusesse.

Ripsloomad ja kultiveeritud rakud elavad edasi. Kaltsiumi- ja magneesiumioonid vähendavad rakumembraani läbilaskvust. Vesi läbi kesta ei liigu.

6. Asetage amööb tilga 2% albumiini lahusesse (kanamuna valk).

Valmistage mikroskoobi jaoks ette slaid. Mõne aja pärast tekivad amööbi pinnale mullid, väljaulatuvad osad ja torukesed. Tundub, et amööbi pind "keeb". Sellega kaasneb intensiivne vedeliku liikumine membraani pinna lähedal.

Vedelikumullid on ümbritsetud tsütoplasma eenditega, mis seejärel sulguvad. Pinotsüütilised vesiikulid ilmuvad mõnikord ootamatult. See viitab sellele, et vedelikupiisad koos selles lahustuva ainega püütakse kiiresti kinni. Pinotsütoosi põhjustavad ained, mis alandavad rakuseina pindpinevust. Näiteks aminohapped, mõned soolad.

7. Sisestage veidi rümpa vedelikutilga, milles asuvad amööbid. Valmistage ravim ette. Mõne aja pärast hakkavad amööbid aeglaselt liikuma rümba terade suunas, vabastades pseudopodia (pseudopodia).

Rümbaterad kinnituvad pseudopoodide pinnale, ümbritsetakse nendega ja sukeldatakse mõne aja pärast tsütoplasmasse.

Mikroskoobi all täheldatakse amööbide fagotsütoosi nähtust.

Peamised nõuded.

Õpilased peaksid teadma:

1. mikroskoobi seade ja sellega töötamine;

2. rakuteooria positsioon;

3. taime- ja loomarakkude sarnasus ja erinevus;

4.kemikaalide ja ühendite roll rakus;

5. raku põhikomponendid ja organellid;

6. prokarüootide ja eukarüootide tunnused;

7. valkude ja süsivesikute ainevahetuse patoloogia;

8. üksikute mineraalsete elementide väärtus.

Õpilased peaksid suutma:

1.töö mikroskoobiga;

2. nimetada lahtri põhiosad, "ära tunda" need skeemil, pildistada;

3. valmistada lihtsamaid preparaate mikroskoopiliseks uurimiseks;

4.korrektselt vormistada laboritööd;

5. töötada iseseisvalt lisakirjandusega ja kasutada kaasaegseid tehnoloogiaid.

Kirjandus õpetajale.

1. Welsh U., Storch F. Sissejuhatus tsütoloogiasse. Tõlge temalt. M. Mir, 1986

2. Zavarzin A.A. muud. Raku bioloogia. - toim. Peterburi Riiklik Ülikool, 1992

3. Svenson K., Webster P. – M. Mir, 1982

4. Lamb M. Vananemise bioloogia – M. Mir, 1980

5.Markosyan A.A. Füsioloogia – M. Meditsiin, 1968

6. Liberman E.A. elav rakk. M. Mir, 1985

7.M.V.Ermolaev Bioloogiline keemia. Moskva "Meditsiin", 1984

8. Üldbioloogia. A.O. Ruvinsky Moskva "Valgustus", 1993

Kirjandus õpilastele.

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

2. De Duve K. Teekond elava raku maailma. M.Mir, 1982

3. Liberman E.A. Elav rakk. M. Mir, 1987

4.Kemp P., Arms K. Sissejuhatus bioloogiasse.

Kursuse õppimisel tuleks suunata põhiaspektile aktiivne tööõpilased klassiruumis dialoogi vormis õpetaja - õpilane, aktiivne arutelu vormis õpilane - õpilane, õpilane - õpetaja.