Экспериментальная установка и процедура эксперимента.

Лабораторная работа №1

Дисциплина Нейрофизиология

Тема Мембранный потенциал покоя

Выполнил(а) студент(ка)

1 курса, 14-13 группы

Пылаева Е.Ю.

(Ф.И.О.)

Преподаватель:

Радченко Г.С.

(Ф.И.О.)

Нижний Новгород

2014г.

Оглавление

 

1. Введение………………………………………………………………………….………………3

2. Экспериментальная установка и процедура эксперимента…………….…………...…......….4

3. Содержание работы…………………………………………………………….…..……..……..5

3.1. Электрохимический равновесный потенциал…………………………...……..………….6

3.1.1. Анализ результатов……………………………………………………..……...….….7

3.2. Мембранный потенциал покоя……………………………………….……….……………8

3.2.1. Анализ результатов……………………………………………….…………...……...9

4. Выводы…………………………………………………………………………………….……10

 

Список литературы. 11

Приложение. 12

 


 

Введение.

Нейрон является главной клеткой центральной нервной системы. Формы нейронов чрезвычайно многообразны, но основные части неизменны у всех типов нейронов. Нейрон состоит из следующих частей: сомы (тела) и многочисленных разветвленных отростков. У каждого нейрона есть два типа отростков: аксон, по которому возбуждение передается от нейрона к другому нейрону, и многочисленные дендриты на которых заканчиваются синапсами аксоны от других нейронов. Нейрон проводит возбуждение только от дендрита к аксону.

Основным свойством нейрона является способность возбуждаться (генерировать электрический импульс) и передавать (проводить) это возбуждение к другим нейронам, мышечным, железистым и другим клеткам.

Как возбуждается нейрон? Основная роль в этом процессе принадлежит мембране, которая отделяет цитоплазму клетки от окружающей среды. Мембрана нейрона, как и любой другой клетки, устроена очень сложно. В своей основе все известные биологические мембраны имеют однообразное строение: слой молекул белка, затем слой молекул липидов и еще один слой молекул белка. В такую мембрану встроены разнообразные частицы. Одни из них являются частицами белка и пронизывают мембрану насквозь (интегральные белки), они образуют места прохождения для ряда ионов: натрия, калия, кальция, хлора. Это так называемые ионные каналы. Другие частицы прикреплены на внешней поверхности мембраны и состоят не только из молекул белка, но и из полисахаридов. Это рецепторы для молекул биологически активных веществ, например медиаторов, гормонов и др. Часто в состав рецептора, кроме места для связывания специфической молекулы, входит и ионный канал.

Главную роль в возбуждении нейрона играют ионные каналы мембраны. Эти каналы бывают двух видов: одни работают постоянно и откачивают из нейрона ионы натрия и накачивают в цитоплазму ионы калия. Благодаря работе этих каналов (их называют еще насосными каналами или ионным насосом), постоянно потребляющих энергию, в клетке создается разность концентраций ионов: внутри клетки концентрация ионов калия примерно в 30 раз превышает их концентрацию вне клетки, тогда как концентрация ионов натрия в клетке очень небольшая – примерно в 50 раз меньше, чем снаружи клетки.

Свойство мембраны постоянно поддерживать разность ионных концентраций между цитоплазмой и окружающей средой характерно не только для нервной, но и для любой клетки организма. В результате между цитоплазмой и внешней средой на мембране клетки возникает потенциал: цитоплазма клетки заряжается отрицательно на величину около 70 мВ относительно внешней среды клетки. Измерить этот потенциал можно в лаборатории стеклянным электродом, если в клетку ввести очень тонкую (меньше 1 мкм) стеклянную трубочку, заполненную раствором соли. Стекло в таком электроде играет роль хорошего изолятора, а раствор соли – проводника. Электрод соединяют с усилителем электрических сигналов и на экране осциллографа регистрируют этот потенциал. Оказывается, потенциал порядка –70 мВ сохраняется в отсутствие ионов натрия, но зависит от концентрации ионов калия. Другими словами, в создании этого потенциала участвуют только ионы калия, в связи, с чем этот потенциал получил название «калиевый потенциал покоя», или просто «потенциал покоя». Таким образом, это потенциал любой покоящейся клетки нашего организма, в том числе и нейрона.

Экспериментальная установка и процедура эксперимента.

Эксперименты по изучению мембранного потенциала покоя проводятся на компьютерной программе MetaNeuron. Программа предназначена для студентов и не требует опыта работы с компьютерным моделированием.

Эксперименты проводятся в MetaNeuron путем изменения значений параметров, которые отображаются в верхней части экрана. На начальном этапе выполнения работы студент изменяет значения концентрации ионов К+ и Na+ внутри и снаружи и наблюдает за тем, как изменяется электрохимический равновесный потенциал по К+ и Na+. Полученные данные заносятся в таблицу (5примеров).

После возврата значений по умолчанию, изменяется проницаемость мембраны каналов для К+ и Na+. По заданным значениям студент изменяет проницаемость мембраны каналов для К+ и Na+.

Все полученные результаты заносятся в таблицу, анализируются, и отображаются на графиках.

Содержание работы.

В рамках данной лабораторной работы будет рассмотрено как К+ и Na+ - ионные каналы влияют на мембранный потенциал покоя (ПП). В работе моделируется пассивная проводимость К+- и Na+- каналов мембраны нейрона. Пассивная проводимость не зависит от электрического потенциала и поэтому нейрон не генерирует потенциал действия. В рамках данной лабораторной работы можно варьировать концентрацию ионов К+ и Na+ снаружи и внутри клетки. Используемое в данном практикуме программное обеспечение (ПО) рассчитывает по уравнению Нернста электрохимический равновесный потенциал для каждого иона, исходя из мембранного градиента концентрации этих ионов.

 

 

Мембранный ПП нейрона зависит от концентраций ионов К+ и Na+ вне и внутри клетки и проницаемости мембраны для ионов К+ и Na+. Проницаемость мембраны может изменяться как для К+, так и для Na+. Мембранный потенциал рассчитывается с помощью уравнения Голдмана-Ходжкина-Катца.

 

 

Характеристики проницаемости мембраны для ионов Cl- не учитываются в данной симуляции нейрона. Активные мембранные проводимости в рамках данного практикума не моделируются.

 

Используемая в данной работе программная среда: «MetaNeuron».

Цель работы: рассмотреть, как К+ и Na+ - ионные каналы влияют на мембранный потенциал покоя.

 

Поставленные задачи:

1. С помощью программного обеспечения («MetaNeuron») проследить за эффектом, которые оказывают изменения в концентрации ионов К+ и Na+ снаружи и внутри клетки на электрохимический равновесный потенциал;

2. Варьируя значения проницаемости мембраны каналов для К+ и Na+, выявить закономерность, при которых изменяется мембранный потенциал покоя;

3. Проанализировать полученные данные и сделать выводы.


4.





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.


ТОП 5 активных страниц!