Тема 2. Исследование мембранных потенциалов. Потенциал покоя.

Мотивационная характеристика темы. Для практической деятельности врача имеет значение понимание свойств возбудимых тканей и механизмов возникновения возбуждения в нервной и мышечной ткани, поскольку функция любого органа возможна только при наличии возбуждения в возбудимых тканях, которые входят в состав практически всех органов.

 

Цели занятия: знать - строение, свойства и функции клеточных мембран; 2. Ионные механизмы возникновения мембранного потенциала покоя (МПП). 3.Свойства возбудимых тканей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ УСТНОГО И ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ:

1. Раздражимость, возбудимость как основа реакции ткани на раздражение. Возбуждение.

2. Современные представления о строении и функциях клеточных мембран.

3. Ионные каналы мембран, их виды, функции.Ионные градиенты клетки - ионная асимметрия.

4. Транспорт ионов через мембраны. Ионные насосы мембран, их функции.

5. Рецепторы мембран, их функции.

6. Мембранный потенциал покоя (ПП), механизмы происхождения, методы регистрации, параметры ПП и его физиологичная роль.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПИСЬМЕННОГО ОТВЕТА:

1. Нарисовать схему строения клеточной мембраны.

2. Нарисовать схему МПП возбудимой клетки.

3. Охарактеризовать уровень обменных процессов в возбудимой клетке в состоянии покоя.

4. Описать, что такое калиевый равновесный потенциал.

5. Описать ионные насосы мембран, механизм их работы в состоянии покоя мембран.

6. Описать рецепторы клеточных мембран, их виды и функции.

7. Описать, современные методики регистрации МПП.

ПРОГРАММА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ НА ЗАНЯТИИ.

1. Изучение с помощью материалов видеофильма механизмов возникновения и методов регистрации электрических потенциалов возбудимых тканей.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний:

1. С помощью микроэлектродной техники измерили мембранный потенциал мотонейронов спинного мозга собаки. При этом выявлена деполяризация нейронов после действия фармпрепарата. С чем это может быть связано?

А. ↑ натриевой проницаемости мембраны.

В. ↓калиевой проницаемости мембраны.

С. ↓ натриевой проницаемости.

Д. ↓ хлорной проницаемости мембраны.

Е. ↓ кальциевой проницаемости мембраны.

 

2. У животного с помощью микроэлектродной техники измерили мембранный потенциал мотонейрона спинного мозга. Выявлена гиперполяризация мембраны нейрона после действия фармпрепарата. С чем это может быть связано?

А. ↑ проницаемости мембраны для кальция.

В. ↑ проницаемости мембраны для калия.

С. ↓ проницаемости для калия.

Д. ↑проницаемости для натрия.

Е. ↓ проницаемости для хлора.

 

3. Внутри клетки в состоянии покоя концентрация К+...

А.Больше чем снаружи в 30-40 раз

В. Меньше чем снаружи в 30-40 разiв

С. Меньше чем снаружи в 10-15 раз

Д. Больше чем снаружи в 10-15 раз

Е. равна концентрации К+ снаружи

 

4. В эксперименте исследовали пороги раздражения разных тканей животного. В каких тканях был обнаружен самый низкий порог раздражения?

А. В кардиомиоцитах

В. В миоцитах гладких мышц.

С. В мотонейронах спинного мозга.

Д. В миоцитах скелетных мышц.

Е. В железистых клетках

 

5. Если во внеклеточной жидкости увеличится концентрация К⁺, то абсолютная величина мембранного потенциала..., а возбудимость клетки...

А. Уменьшится, увеличится

В. Увеличится, увеличится

С. Увеличится, уменьшится

Д. Уменьшится, не изменится

Е. Не изменится, не изменится

 

6. Если во внеклеточной жидкости уменьшится концентрация К⁺, то абсолютная величина мембранного потенциала..., а возбудимость клетки...

А. Уменьшится, увеличится

В. Увеличится, увеличится

С. Увеличится, уменьшится

Д. Уменьшится, не изменится

Е. Не изменится, не изменится

 

 

7.Мембранный потенциал покоя преимущественно зависит от … через мембрану клетки

А. Выходящего К+ тока

В. Входящего К+ тока

С. Выходящего Na+ тока

Д. Входящего Na+ тока

Е. Входящего Ca2+

 

8.Если проницаемость мембраны для К+ увеличится, то ее возбудимость..., а абсолютная величина мембранного потенциала...

А. уменьшится, увеличится

В. Увеличится, увеличится

С. Не изменится, увеличится

Д. Уменьшится, уменьшится

Е. Уменьшится, не изменится

 

9. Внутри возбудимой клетки в состоянии покоя концентрация Na⁺...

А. Меньше чем снаружи в 10-15 раз

В. Меньше чем снаружи в 2-3 раза

С. Больше чем снаружи в 10-15 раз

Д. Больше чем снаружи в 2-3 раза

Е. Равна концентрации снаружи

 

10. в возбудимой клетке в состоянии покоя проницаемость клеточной мембраны наибольшая для ионов...

А.К⁺

В.Na⁺

С.Са²⁺

Д.Cl^-

Е.Mg²

 

Ответы: 1.А, 2.В, 3.А, 4.С, 5.А, 6.С, 7.А, 8.А, 9.А, 10.А.

 

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний по программе «Крок»:

1. Чем угрожает опасное для жизни отравление ботулиническим токсином, который блокирует вход ионов кальция в нервные окончания аксонов мотонейронов?

А. Развитием рвоты

В. Остановкой сердца

С. Расстройством тонуса сосудов

D.Остановкой дыхания

Е. Развитием поноса

 

2. Вследствие блокады ионных каналов мембраны клетки ее потенциал покоя уменьшился с – 90 до – 70 мВ. Какие каналы заблокированы?

А. Натриевые

В. Калиевые

С. Кальциевые

D. Магниевые

Е. Хлорные

 

3. При исследовании изолированной возбудимой клетки установлено, что порог силы раздражения клетки существенно уменьшился. Что из указанного может быть причиной этого?

А. Блокада энергообразования в клетке

В. Инактивация натриевых каналов

С. Инактивация кальциевых каналов

D. Активация калиевых каналов

Е. Активация натриевых каналов мембранов

 

4. Вследствие активации ионных каналов внешней мембраны возбудимой клетки значительно увеличился ее потенциал покоя. Какие каналы были активированы?

А. Быстрые калиевые

В. Натриевые

С. Калиевые

D. Медленные кальциевые

Е. Натриевые и кальциевые

 

5. В возбудимой клетке полностью заблокировали процессы энергообразования. Как изменится в данном случае уровень мембранного потенциала?

А. Незначительно увеличился

В. Незначительно уменьшился

С. Существенно уменьшится

D. Исчезнет

Е. Существенно увеличится

 

6. У больного необходимо оценить уровень возбудимости нерва. Какую величину для этого целесообразно определить?

А. Потенциал покоя

В. Пороговую силу раздражителя

С. Критический уровень деполяризации

D. Амплитуду потенциала действия

Е. Продолжительность потенциала действия

 

7. В возбудимой клетке заблокировали ионные каналы, вследствие чего с течением времени клетка полностью утратила потенциал покоя. Какие каналы заблокировали?

А. Калиевые и натриевые

В. Натриевые

С. Калиевые

D. Хлорные

Е. Кальциевые

 

8. В возбудимой клетке заблокировали ионные каналы. Это существенно не изменило уровень потенциала покоя, но клетка утратила способность к генерации потенциала действия. Какие каналы заблокировали?

А. Натриевые

В. Калиевые

С. Натриевые и Калиевые

D. Кальциевых

Е. Натриевых и кальциевых

 

9. В эксперименте на изолированной возбудимой клетке необходимо получать увеличение мембранного потенциала покоя (гиперполяризацию). Активацию каких ионных каналов для этого необходимо произвести?

А. Калиевых и натриевых

В. Натриевых

С. Калиевых

D. Кальциевых

Е. Натриевых и кальциевых

 

10. Вследствие действия электрического тока на возбудимую клетку возникла деполяризация её мембраны. Движение каких ионов через мембрану играет основную роль в развитии деполяризации?

A. K⁺

B. HCO^-

C. Ca²⁺

D. Cl^-

E. Na+

 

Ответы: 1.D, 2.В, 3.E, 4.С, 5.D, 6.B, 7.C, 8.А, 9.C, 10.E.

 

 

Ситуационные задачи:

1. Расчитайте, как изменится возбудимость ткани, если мембранный потенциал вырос на 20 %, а критический уровень деполяризации на 30 %? Исходные величины: Ео = -90 мв, Ек = -60 мв.

2. Расчитайте, изменится ли величина потенциала покоя, если искуственно снизить на 30 % концентрацию ионов К⁺ внутри нервного волокна?

3. Объясните механизм действия тетродотоксина на величину потенциала покоя, если известно, что тетродотоксин — яд, блокирующий натриевые каналы. Нарисуйте график изменения величины МП.

4. Объясните, как повлияет введение батрахотоксина на уровень ПП клетки, если известно, что этот яд значительно увеличивает натриевую проницаемость мембраны в покое? Нарисуйте график изменения МП.

5. Известно, что одним из основных свойств возбудимых тканей является возбудимость. Экспериментально сравнивали возбудимость нервной и мышечной ткани до и после длительного прямого и непрямого раздражения мышцы. Было установлено, что исходно возбудимость одной ткани выше, чем второй. Кроме того, было зафиксировано изменение возбудимости нерва и мышцы после длительного раздражения. Объясните: 1.Как определялась возбудимость нерва и мышцы? 2.Какая ткань и почему имела большую возбудимость? 3.Как изменилась возбудимость нерва и мышцы после длительного прямого и непрямого раздражения мышцы? 4.Какие параметры характеризуют величину возбудимости ткани?

6. Известно, что возбудимость является одним из основных свойств нервной и мышечной тканей. Экспериментально было установлено, что после нанесения на изолированный нерв и полоску миокарда надпорогового раздражения возникали потенциалы действия, входе которых происходило изменение возбудимости. Объясните: 1.Какой метод регистрации использовали для изучения потенциалов действия в нерве и полоске миокарда? 2.Как изучали изменение возбудимости в различные фазы потен­циалов действия? 3.Как изменяется возбудимость при возникновении потенциала действия?

7. Известно, что вокруг клеточных мембран возбудимых тканей существует неравномерное распределение ионов. Экспериментально увеличивали градиент концентрации снаружи и внутри возбудимой клетки раздельно для ионов Na, К, Сl и Са.Объясните: как изменится величина потенциала покоя и потенциала действия при увеличении градиента концентрации раздельно для ионов: 1) Na; 2) К; 3) Сl; 4) Са.

ответы к Ситуационным задачам:

1. В данном случае новый мембранный потенциал стал равным -108 мв, а критический уровень деполяризации -78 мв. Начальные величины этих показателей -90 мв и -60 мв. Следовательно, исходная разница между мембранным потенциалом критическим уровнем деполяризации не изменилась и осталась равной 30 мв. Это значит, что возбудимость данной мембраны не изменилась.

2. Потенциал покоя уменьшится, так как градиент концентрации калия будет меньше. Степень уменьшения - около 30 %.

3. Так как в этом случае натриевый ток не будет снижать калиевый ток, то величина ПП увеличится.

4. ПП уменьшится.

5. 1. На нервно-мышечном препарате лягушки сначала раздражали нерв и затем мышцу одиночными электрическими импульсами. Силу раздражения постепенно увеличивали до появления перво­го мышечного сокращения. Таким образом, определяли порог раздражения нерва и мышцы. 2.Нервная ткань имела большую возбудимость, так как ее: порог раздражения был ниже по сравнению с мышечной тканью. 3.Возбудимость понизится вследствие уменьшения соотношения ионов на клеточной мембране при длительном раздражении не­рва и мышцы. 4.Величина возбудимости ткани характеризуется порогом раздражения, реобазой, хронаксией, скоростью аккомодации.

6. 1.Биопотенциалы регистрировали с помощью микроэлектродной техники. 2.Изменения возбудимости изучали с помощью измерений порога раздражения в различные фазы потенциалов действия. 3.Во время предспайка возбудимость повышается. При пике по­тенциала действия возникает абсолютный рефрактерный период. При реполяризации возникает относительный рефрактерный период. При отрицательном следовом потенциале наблюдается фаза экзальтации. При положительном следовом потенциале возникает фаза субнормальной возбудимости.

7. 1.При увеличении градиента концентрации Na величина потенциал покоя снизится, величина потенциала действия увеличится. 2.При увеличении градиента концентрации К величина потенциал покоя возрастет, величина потенциала действия не изменится. 3.При увеличении градиента концентрации Сl величина потенциала покоя возрастет, потенциала действия не изменится. 4.При увеличении градиента концентрации Са величина потенциал покоя снизится, величина потенциала действия не изменится.