Измерение величины мембранного потенциала покоя
Мышечного волокна
(работа в виртуальной лаборатории)
Потенциал мышечной клетки, который в течение некоторого времени не подвергалось стимуляции, называется мембранным потенциалом покоя. Существование крупных отрицательно заряженных частиц (остатков от молекул) во внеклеточном пространстве и действия Na+- K+-насосов приводят к преобладанию за пределами мышечной клетки положительных зарядов, а внутри клетки отрицательных (поляризация).
Цель. Продемонстрировать и измерить мембранный потенциал покоя мышечного волокна.
Ход работы.
1. Подключите электроды вольтметра к внутренней среде мышечного волокна и к его поверхности («ввести электроды»).
2. Наблюдайте за показаниями вольтметра на экране монитора, регистрируйте изменения мембранного потенциала.
3. Определите величину разности потенциалов на экране вольтметра.
4. Если есть необходимость осуществить эксперимент повторно, предварительно извлеките электроды («извлечь электроды»).
5. Опишите результаты эксперимента. Сделайте выводы.
Лабораторная работа № 4
Измерение величины мембранного потенциала действия
Мышечного волокна
(работа в виртуальной лаборатории)
Если возбуждение по нервным волокнам достигает мышечного волокна, мембранный потенциал покоя сменяется мембранным потенциалом действия, при этом мембрана мышечного волокна становится гиперпроницаемой для ионов Na+ (мембранные Na+-каналы открываются). Ионы Na+ в большом количестве поступают в мышечное волокно (внутри мышечного волокна теперь можно обнаружить больше положительных зарядов). Когда потенциал покоя мембраны приближается к 0, Na+-каналы закрываются, а К+-каналы открываются. Деполяризация мембраны прекращается, когда величина мембранного потенциала достигает +30 мВ (рис. 2). Начинающаяся с этого момента реполяризация, восстанавливает нормальный уровень мембранной поляризации. Период, в течение которого большое количество ионов Na+ проникает внутрь клетки, а мембрана, перезаряжаясь, утрачивает способность отвечать возбуждением на раздражители даже сверхпороговой силы, является периодом рефрактерности (невозбудимости). Потенциал действия, возникая в определенной области клетки, распространяется в виде деполяризационной волны.
Рис. 2. Потенциал действия фазы возбуждения.
Соотношение одиночного цикла возбуждения (А) и фаз возбудимости (Б).
Для А: а — мембранный потенциал покоя; б — локальный ответ или ВПСП; в — восходящая фаза потенциала действия (деполяризация и инверсия); г — нисходящая фаза потенциала действия (реполяризация); д — отрицательный следовой потенциал (следовая деполяризация); е — положительный следовой потенциал (следовая гиперполяризация).
Для Б: а — исходный уровень возбудимости; б — фаза повышенной возбудимости; в — фаза абсолютной рефрактерности; г — фаза относительной рефрактерности; д — фаза супернормальной возбудимости; е — фаза субнормальной возбудимости.
Цель. Продемонстрировать и измерить мембранный потенциал действия мышечного волокна.
Ход работы.
1. Присоедините электроды к поверхности мышцы, осуществите электрическую стимуляцию («стимул»).
2. Наблюдайте за тем, как формируется и движется деполяризационная волна.
3. Обратите внимание на изменение потенциала мембраны.
4. Определите величину потенциала действия.
5. Опишите результаты эксперимента. Сделайте выводы.
Лабораторная работа № 5