เปรียบเทียบการซึมผ่านของเมมเบรนของเซลล์ที่มีชีวิตและเซลล์ที่ตายแล้ว คุณสมบัติทางสรีรวิทยาในห้องปฏิบัติการของเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ในห้องปฏิบัติการ
วัตถุประสงค์:แสดงว่าเยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านเฉพาะจุด แสดงให้เห็นถึงบทบาทของเมมเบรนในกระบวนการฟาโกไซโตซิสและพิโนไซโตซิส
อุปกรณ์:กล้องจุลทรรศน์ แผ่นปิดและสไลด์ มีดผ่าตัด เข็มผ่า ถ้วยใส่น้ำและสารละลาย กระดาษกรอง ปิเปต หมึก วัฒนธรรมของ ciliates, อะมีบา, ใบอีโลเดีย สารละลาย NaCl หรือ KCl, สารละลาย CaCl หรือ MgCl, สารละลายอัลบูมิน 2%, สารละลาย NaCl 10%, น้ำกลั่น
ความคืบหน้า:
1. วาง ciliates ในสารละลายที่อ่อนแอของ NaCl หรือ KCl เตรียมสไลด์ไมโครสโคป สามารถเห็นการย่นของเซลล์ซึ่งบ่งบอกถึงการซึมผ่านของผนังเซลล์ ในกรณีนี้น้ำจากเซลล์จะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ถ่ายโอนเซลล์ไปยังหยดน้ำกลั่นหรือดึงสารละลายจากใต้ฝาครอบด้วยกระดาษกรองแล้วแทนที่ด้วยน้ำกลั่น ดูเซลล์บวมเมื่อน้ำเข้าไป
วาง ciliate ในสารละลาย CaCl หรือ MgCl ที่มีความเข้มข้นต่ำ (เหมือนกับสารละลายก่อนหน้า) ciliates ยังมีชีวิตอยู่โดยไม่มีการสังเกตการเสียรูป ไอออน Ca และ Mg ลดการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ ตรงกันข้ามกับ Na และ K ไอออน ไม่มีการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านเมมเบรน
2. ใส่อะมีบาลงในอัลบูมิน 2% หยด (โปรตีน ไข่ไก่). เตรียมสไลด์ไมโครสโคป หลังจากนั้นครู่หนึ่งฟองอากาศที่ยื่นออกมาท่อเริ่มก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอะมีบา ดูเหมือนว่าพื้นผิวของอะมีบาจะ "เดือด" นี้มาพร้อมกับการเคลื่อนไหวของของเหลวที่รุนแรงใกล้ผิวเมมเบรน ฟองอากาศของไหลล้อมรอบด้วยส่วนที่ยื่นออกมาของไซโตพลาสซึม ซึ่งปิดไปแล้ว ถุง Pinocytic บางครั้งปรากฏขึ้นทันที ซึ่งบ่งชี้ถึงการจับอย่างรวดเร็วของหยดของเหลวพร้อมกับสารที่ละลายในนั้น
ใส่อะมีบาลงในสารละลายน้ำตาล ไม่มี Pinocytosis Pinocytosis เกิดจากสารที่ลดแรงตึงผิวของเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น เช่น กรดอะมิโน เกลือบางชนิด ในของเหลวหยดหนึ่งซึ่งมีอะมีบาอยู่ ให้ใส่ซากที่บดละเอียดเล็กน้อย เตรียมการเตรียมการสำหรับกล้องจุลทรรศน์ เมื่อเวลาผ่านไป อะมีบาเริ่มเคลื่อนเข้าหาเมล็ดพืชอย่างช้าๆ โดยปล่อยซูโดโพเดียมออกมา เมล็ดซากติดอยู่กับพื้นผิวของซูโดโปเดีย จากนั้นค่อย ๆ ล้อมรอบด้วยพวกมันและหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็จะถูกแช่ในไซโตพลาสซึม ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ สังเกตปรากฏการณ์ฟาโกไซโตซิสในอะมีบา
3. ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ Elodea มองเห็นวัตถุสีเขียวรูปไข่จำนวนมาก - เหล่านี้เป็นคลอโรพลาสต์ ตรวจสอบเซลล์ใกล้เส้นเลือดส่วนกลางของใบ พวกเขาสามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึมและพลาสติดตามผนัง หากแทบไม่สังเกตเห็นการเคลื่อนไหว ให้อุ่นเครื่องภายใต้หลอดไฟฟ้า
4. ร่างทุกสิ่งที่คุณเห็นบนสไลด์ พูดคุยเป็นกลุ่มเกี่ยวกับกระบวนการที่คุณเห็น พยายามอธิบาย
ส่วนที่ 2
ชั้นเรียนห้องปฏิบัติการ
แล็บ #1
การเปรียบเทียบการซึมผ่านของเมมเบรนของเซลล์ที่มีชีวิตและเซลล์ที่ตายแล้ว
ออกกำลังกาย:ระบุความแตกต่างในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีชีวิตและเซลล์ที่ตายแล้ว และสรุปสาเหตุของความแตกต่างเหล่านี้
วัสดุและอุปกรณ์:หลอดทดลอง, ที่วางหลอดทดลอง, มีดผ่าตัด, ตะเกียงวิญญาณหรือเตาแก๊ส, สารละลายกรดอะซิติก 30%, บีทรูท
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. หลังจากแกะเนื้อเยื่อจำนวนเต็มแล้ว บีทรูทจะถูกหั่นเป็นลูกบาศก์ (ด้านของลูกบาศก์ยาว 5 มม.) แล้วล้างด้วยน้ำสะอาดเพื่อขจัดเม็ดสีที่ออกมาจากเซลล์ที่เสียหาย
2. หัวบีทหนึ่งชิ้นจุ่มลงในหลอดทดลองสามหลอด ในครั้งแรกและครั้งที่สองเทน้ำ 5 มล. ในที่สาม - 5 มล. ของสารละลาย 30% ของกรดอะซิติก หลอดทดลองแรกเหลือให้ควบคุม เนื้อหาของการต้มครั้งที่สองเป็นเวลา 2-3 นาที
3. แวคิวโอลของเซลล์รูตบีทรูทประกอบด้วยเบตาไซยานิน ซึ่งเป็นเม็ดสีที่ให้สีแก่เนื้อเยื่อราก Tonoplasts ของเซลล์สิ่งมีชีวิตไม่สามารถซึมผ่านโมเลกุลของเม็ดสีนี้ได้ หลังจากการตายของเซลล์ Tonoplast จะสูญเสียคุณสมบัติความสามารถในการซึมผ่านของสารกึ่งตัวนำ ซึมผ่านได้ โมเลกุลของเม็ดสีจะออกจากเซลล์และเปลี่ยนสีของน้ำ
ในหลอดที่สองและสาม ซึ่งเซลล์ถูกทำให้เดือดหรือกรดฆ่า น้ำจะถูกย้อม ในขณะที่หลอดแรกจะยังคงไม่มีสี
4. เขียนผลการสังเกต
แล็บ #2
Turgor, plasmolysis และ deplasmolysis
ออกกำลังกาย:เพื่อศึกษาปรากฏการณ์ของ turgor, plasmolysis และ deplasmolysis ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ในเซลล์ของหนังกำพร้าหัวหอมสีน้ำเงิน
วัสดุและอุปกรณ์:กล้องจุลทรรศน์, อุปกรณ์ผ่า, ตะเกียงแอลกอฮอล์, หัวหอมสีน้ำเงิน, บีทรูทบนโต๊ะ, สารละลายน้ำตาล 30%, สารละลายโพแทสเซียมไนเตรต 5-8%
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ตัดหนังกำพร้าของหัวหอมสีน้ำเงินวางบนสไลด์แก้วในหยดน้ำ
2. ปิดหยดด้วยกระจกปิดและสังเกตเซลล์ในสถานะ turgor ในกล้องจุลทรรศน์
3. หยดน้ำตาล 30% หยดลงข้างฝา
4. ใช้กระดาษกรองแตะปลายอีกด้านของแผ่นปิดคลุม แทนที่น้ำที่เตรียมไว้ด้วยสารละลายน้ำตาล
5. สังเกตอีกครั้งภายใต้กล้องจุลทรรศน์ หากยังไม่สังเกตเห็นพลาสโมไลซิส ให้เปลี่ยนน้ำด้วยสารละลายน้ำตาลซ้ำ
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ plasmolysis ในเซลล์ที่มีชีวิตของผิวหนังชั้นนอกจะมองเห็นได้ชัดเจน
6. ทำการทดลองในลำดับที่กลับกัน กล่าวคือ คืนน้ำอีกครั้งและสังเกตปรากฏการณ์การสลายของพลาสโมไลซิส
7. วาดเซลล์ให้อยู่ในสภาพ turgor, plasmolysis และ deplasmolysis
8. เพื่อพิสูจน์ว่าพลาสโมไลซิสและดีพลาสโมไลซิสเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ที่มีชีวิต ให้ทำการทดลองในลักษณะคู่ขนานกัน หนึ่งในส่วนของหนังกำพร้าหัวหอมที่วางอยู่ในหยดน้ำจับเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์เพื่อฆ่าเซลล์ จากนั้นใช้สารละลายน้ำตาลและดูว่าพลาสโมไลซิสเกิดขึ้นหรือไม่
ประสบการณ์ที่อธิบายไว้ช่วยให้คุณทำความคุ้นเคยกับกระบวนการของ turgor, plasmolysis และ deplasmolysis เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการของสารที่เข้าสู่เซลล์ (ในกรณีนี้คือโมเลกุลน้ำตาลจากสารละลาย)
เมื่อศึกษาปรากฏการณ์พลาสโมไลซิสและดีพลาสโมไลซิสในเซลล์รูตบีทรูทแบบตาราง ขั้นตอนจะเหมือนกัน แต่แทนที่จะใช้สารละลายน้ำตาล ควรใช้โพแทสเซียมไนเตรต 5% แทน
แล็บ #3
ความมุ่งมั่นของการคายน้ำโดยน้ำหนัก
ออกกำลังกาย:กำหนดปริมาณน้ำที่พืชระเหยไปในช่วงระยะเวลาหนึ่งโดยใช้วิธีน้ำหนัก
วัสดุและอุปกรณ์:ตาชั่ง, น้ำหนัก, กรรไกร, จาน, ขาตั้ง, พืชสด
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ติดท่อรูปตัวยูกับขาตั้งแล้วเทน้ำลงไป ตัดใบหนึ่งใบออกจากต้นพืช (หรือกิ่งเล็กๆ ที่มีสองใบ) แล้วใช้สำลีเสียบที่หัวเข่าข้างเดียว (สำลีก้านไม่ควรสัมผัสน้ำ มิฉะนั้น น้ำจะระเหยผ่านเข้าไป) ปิดเข่าอีกข้างหนึ่งด้วยจุกยางหรือพลาสติก (หากไม่มีหลอดดังกล่าว คุณสามารถใช้หลอดทดลองง่ายๆ แล้วเทน้ำมันพืชลงบนผิวน้ำเพื่อไม่ให้ระเหย)
2. ชั่งน้ำหนักเครื่องมือและในขณะเดียวกันแม่พิมพ์ขนาดเล็กที่เติมน้ำ วางอุปกรณ์และเครื่องตกผลึกบนหน้าต่าง
3. หลังจาก 1-2 ชั่วโมง ให้ชั่งน้ำหนักใหม่ มวลจะลดลงในทั้งสองกรณี เนื่องจากน้ำระเหย
แล็บ #4
การสังเกตการเคลื่อนไหวของปากใบ
ออกกำลังกาย:สังเกตการเคลื่อนไหวของปากใบ อธิบายสาเหตุของการเคลื่อนไหวของปากใบ วาดปากใบในน้ำและในคำตอบข้อ 5 และ
20%-
กลีเซอรีน.
วัตถุประสงค์:สังเกตการเคลื่อนไหวของปากใบในน้ำและในสารละลายกลีเซอรอล
วัสดุและอุปกรณ์:สารละลายกลีเซอรีน (5 และ 20%), สารละลายซูโครส 1M, กล้องจุลทรรศน์, สไลด์และฝาครอบ, เข็มผ่า, กระดาษกรอง, ขวด, ใบไม้ของพืชใด ๆ
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. เตรียมหลายส่วนของหนังกำพร้าใบล่างและวางไว้ 2 ชั่วโมงในสารละลายกลีเซอรอล 5% กลีเซอรีนแทรกซึมเข้าไปในแวคิวโอลของเซลล์ป้องกัน ลดศักยภาพของน้ำ และเพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำ ส่วนต่าง ๆ ถูกวางบนสไลด์แก้วในสารละลายเดียวกัน สถานะของเซลล์จะถูกบันทึกและพวกมันถูกร่าง
2. เปลี่ยนกลีเซอรีนด้วยน้ำโดยดึงออกจากใต้กระจกด้วยกระดาษกรอง ในกรณีนี้จะสังเกตเห็นการเปิดรอยแยกของปากใบ วาดยา.
3. แทนที่น้ำด้วยสารออสโมติกที่แรง - สารละลายกลีเซอรอล 20% หรือสารละลายซูโครส 1M สังเกตการปิดปากใบ
4. สรุปผล
แล็บ #5
ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสง
ออกกำลังกาย:ศึกษากระบวนการสร้างแป้งเบื้องต้นในใบ
วัสดุและอุปกรณ์:ตะเกียงแอลกอฮอล์, อ่างน้ำ, กรรไกร, เตาไฟฟ้า, หลอดไส้ 200-300 วัตต์, จาน, พืชสด (ฟักทอง, ถั่ว, pelargonium, พริมโรส, ฯลฯ ), เอทิลแอลกอฮอล์, สารละลายไอโอดีนในโพแทสเซียมไอโอไดด์
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ใช้การทดสอบแป้ง พิสูจน์ว่าแป้งเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง
ควรวางต้นไม้ที่มีน้ำดีในที่มืดเป็นเวลา 2-3 วัน ในช่วงเวลานี้จะมีการไหลของการดูดซึมออกจากใบ แป้งใหม่ไม่สามารถก่อตัวในที่มืดได้
เพื่อให้ได้คอนทราสต์จากกระบวนการสังเคราะห์แสง ส่วนหนึ่งของใบไม้จะต้องมืดลง ในการทำเช่นนี้ คุณสามารถใช้ภาพเนกาทีฟหรือหน้าจอทึบแสงที่เหมือนกันสองจอ โดยติดจากด้านบนและด้านล่าง ภาพวาดบนหน้าจอ (พิลึก) อาจแตกต่างกันมาก
วางหลอดไส้ 200-300 W ที่ระยะห่าง 0.5 ม. จากแผ่น หลังจากผ่านไปหนึ่งหรือสองชั่วโมง แผ่นงานจะต้องได้รับการประมวลผลตามที่ระบุไว้ข้างต้น การทำเช่นนี้บนจานแบนจะสะดวกกว่า ในขณะเดียวกันก็มีการประมวลผลแผ่นงานที่มืดตลอดเวลา
ส่วนที่เปิดรับแสงจะเป็นสีน้ำเงิน ส่วนที่เหลือจะเป็นสีเหลือง
ในฤดูร้อนคุณสามารถปรับเปลี่ยนประสบการณ์ได้ - ปิดใบไม้สองสามใบบนต้นไม้โดยใส่ถุงกระดาษทึบแสงสีดำพร้อมช่องเจาะที่เหมาะสม หลังจากผ่านไปสองถึงสามวัน ในตอนท้ายของวันที่มีแดดจัด ให้หั่นใบ ต้มในน้ำก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนสีด้วยแอลกอฮอล์และบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีนในโพแทสเซียมไอโอไดด์ ส่วนที่มืดของใบไม้จะเป็นสีสว่าง และพื้นที่ที่ส่องสว่างจะเปลี่ยนเป็นสีดำ
ในพืชบางชนิด (เช่น หัวหอม) ผลิตภัณฑ์หลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ใช่แป้ง แต่เป็นน้ำตาล ดังนั้นจึงใช้การทดสอบแป้งไม่ได้
2. บันทึกผลการสังเกต
แล็บ #6
ได้เม็ดสีจากใบของสารสกัดแอลกอฮอล์
และการพลัดพรากจากกัน
ออกกำลังกาย:รับสารสกัดแอลกอฮอล์ของเม็ดสี แยกพวกมันและทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติพื้นฐานของเม็ดสี
วัสดุและอุปกรณ์:กรรไกร, ครกที่มีสาก, ชั้นวางพร้อมหลอดทดลอง, จาน, ตะเกียงวิญญาณ, อ่างน้ำ, ใบไม้สดหรือแห้ง (ตำแย, aspidistra, ไม้เลื้อยหรือพืชอื่น ๆ ), เอทิลแอลกอฮอล์, น้ำมันเบนซิน, 20% NaOH (หรือ KOH), ชอล์กแห้ง , ทราย.
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ใส่ใบแห้งที่สับด้วยกรรไกรลงในครกที่สะอาด เติมชอล์คเล็กน้อยเพื่อทำให้กรดของน้ำเลี้ยงเซลล์เป็นกลาง บดให้ละเอียดด้วยสาก เติมเอทิลแอลกอฮอล์ (100 ซม. 3) แล้วกรองสารละลาย
สารสกัดที่ได้จากคลอโรฟิลล์มีสารเรืองแสง: ในแสงที่ส่องผ่านจะเป็นสีเขียว ในแสงสะท้อนจะเป็นสีแดงเชอร์รี่
2. แยกเม็ดสีด้วยวิธี Kraus
ในการทำเช่นนี้เทสารสกัด 2-3 ซม. 3 ลงในหลอดทดลองแล้วเติมน้ำมันเบนซินหนึ่งปริมาตรครึ่งและน้ำ 2-3 หยด จากนั้นคุณต้องเขย่าหลอดทดลองและรอจนกระทั่งมองเห็นสองชั้นชัดเจน - น้ำมันเบนซินที่ด้านบนและแอลกอฮอล์ที่ด้านล่าง หากไม่เกิดการแยกตัว ให้เติมน้ำมันเบนซินแล้วเขย่าท่ออีกครั้ง
ในกรณีที่ขุ่นให้เติมแอลกอฮอล์เล็กน้อย
เนื่องจากน้ำมันเบนซินไม่ละลายในแอลกอฮอล์จึงอยู่ที่ด้านบนสุด สีเขียวของชั้นบนสุดแสดงว่าคลอโรฟิลล์ผ่านเข้าสู่น้ำมันเบนซินแล้ว นอกจากนี้แคโรทีนยังละลายในน้ำมันเบนซิน ด้านล่าง ในแอลกอฮอล์ แซนโทฟิลล์ยังคงอยู่ ชั้นล่างเป็นสีเหลือง
หลังจากการตกตะกอนของสารละลายแล้วจะเกิดสองชั้น เป็นผลมาจากการสะพอนิฟิเคชั่นของคลอโรฟิลล์แอลกอฮอล์จะถูกแยกออกจากกันและเกิดเกลือโซเดียมของคลอโรฟิลลินซึ่งไม่เหมือนกับคลอโรฟิลล์ที่ไม่ละลายในน้ำมันเบนซิน
เพื่อการสะพอนิฟิเคชั่นที่ดีขึ้น สามารถวางหลอดทดลองที่เติม NaOH ลงในอ่างน้ำที่มีน้ำเดือด และถอดออกทันทีที่สารละลายเดือด หลังจากนั้นก็เทน้ำมันเบนซิน แคโรทีนและแซนโทฟิลล์ (สีจะเป็นสีเหลือง) จะผ่านเข้าไปในชั้นน้ำมัน (บน) และเกลือโซเดียมของกรดคลอโรฟิลล์จะผ่านเข้าไปในชั้นแอลกอฮอล์
แล็บ #7
การตรวจจับการหายใจของพืช
ออกกำลังกาย:พิสูจน์ว่า CO 2 ถูกปล่อยออกมาระหว่างการหายใจของพืช วาดอุปกรณ์ที่ช่วยตรวจจับการหายใจด้วยการปล่อย CO 2 ทำคำบรรยายสำหรับตัวเลข
วัสดุและอุปกรณ์:โถแก้ว 2 ใบ ความจุ 300-400 มล. หลอดทดลองยาง 2 หลอดมีรูสำหรับกรวยและหลอด 2 กรวย หลอดแก้วโค้ง "P" 2 หลอด ยาว 18-20 ซม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 4-5 มม. 2 หลอดทดลอง บีกเกอร์, สารละลาย Ba(OH) 2, เมล็ดข้าวสาลีงอก, ทานตะวัน, ข้าวโพด, ถั่วลันเตา ฯลฯ
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. เทเมล็ดงอก 50-60 กรัมลงในขวดแก้วปิดให้สนิทด้วยจุกไม้ก๊อกซึ่งสอดกรวยและหลอดแก้วโค้งทิ้งไว้ 1-1.5 ชั่วโมง ในช่วงเวลานี้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะสะสมอยู่ใน ขวดอันเป็นผลมาจากการหายใจของเมล็ด หนักกว่าอากาศจึงเข้มข้นที่ด้านล่างของกระป๋องและไม่เข้าสู่บรรยากาศผ่านช่องทางหรือท่อ
2. ในเวลาเดียวกัน พวกเขาใช้โถควบคุมที่ไม่มีเมล็ด ปิดด้วยจุกยางที่มีกรวยและหลอดแก้วแล้ววางข้างขวดแรก
3. ปลายหลอดแก้วที่ว่างถูกหย่อนลงในหลอดทดลองสองหลอดที่มีน้ำแบไรท์ ในขวดทั้งสองผ่านช่องทางพวกเขาเริ่มค่อยๆเทน้ำ น้ำจะแทนที่อากาศที่อุดมไปด้วย CO 2 จากขวดโหล ซึ่งเข้าสู่หลอดทดลองด้วยสารละลาย Ba(OH) 2 ส่งผลให้น้ำแบไรท์มีเมฆมาก
4. เปรียบเทียบระดับความขุ่น Ba(OH) 2 ในหลอดทดลองทั้งสองหลอด
แล็บ #8
การหาความเข้มข้นของการหายใจในถ้วยคอนเวย์
ออกกำลังกาย:เพื่อทำการทดลองและคำนวณความเข้มข้นของการหายใจของวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวแปรของการทดลอง
วัสดุและอุปกรณ์:ถ้วยคอนเวย์ วาสลีน บิวเรต ขาตั้ง กระดาษกรอง กรรไกร ตาชั่ง ตุ้มน้ำหนัก น้ำยา: 0.1n Ba(OH) 2 ; 0.1 N HCl, ฟีนอฟทาลีน, ต้นกล้าและพืชที่โตเต็มวัยหรืออวัยวะของพวกมัน
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ถ้วยคอนเวย์ได้รับการสอบเทียบก่อนการทดลอง โดยจะต้องมีปริมาตรเท่ากันสำหรับตัวเลือกการควบคุมและการทดลอง การทดสอบแต่ละรูปแบบมีการตั้งค่าเป็นสามเท่า
2. วางตัวอย่างวัสดุจากพืชที่มีน้ำหนัก 0.5-1.0 กรัมในวงกลมด้านนอกของถ้วย Conway 1 หรือ 2 มล. ของ 0.1 n Ba (OH) 2 เทลงในกระบอกสูบด้านใน รูปร่างโปร่งใสของส่วนที่บาง ของถ้วยปรากฏขึ้น) และวางไว้ในที่มืดเป็นเวลา 20-40 นาที (เพื่อไม่ให้เกิดการสังเคราะห์แสงในเนื้อเยื่อสีเขียวของพืช) ในระหว่างการสัมผัสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สะสมในปริมาตรของจานคอนเวย์จะทำปฏิกิริยากับแบเรียมไฮดรอกไซด์:
CO 2 + Ba (OH) 2 \u003d BaCO 3 + H 2 O.
ส่วนเกินของ Ba(OH) 2 จะถูกไตเตรทด้วย 0.1 N HCl สำหรับฟีนอฟทาลีนจนกว่าสีชมพูจะหายไป
3. ควบคู่ไปกับการทดลองใส่ถ้วยควบคุมของ Conway (ไม่มีตัวอย่าง) เทสารละลาย 0.1 N Ba(OH) 2 ในปริมาณเท่ากัน ปิดฝาที่บดแล้วทิ้งไว้ข้างๆ ถ้วยทดลอง แบเรียมไฮดรอกไซด์ในถ้วยนี้ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเดิมมีปริมาตรอยู่ในอากาศ แบไรท์ส่วนเกินจะถูกไตเตรท
4. โดยความแตกต่างในปริมาตรของสารละลาย ของกรดไฮโดรคลอริกซึ่งไปไทเทรตส่วนเกินของ Ba (OH) 2 ในถ้วยควบคุมและถ้วยทดลอง คำนวณอัตราการหายใจ (I. d.):
Mg CO 2 / (g ∙ h),
โดยที่ V HC1k คือปริมาตร 0.1 n HC1 ที่ใช้สำหรับการไทเทรต Ba(OH) 2 ส่วนเกินในถ้วยควบคุม V HC1op คือปริมาตร 0.1n HC1 ที่ใช้สำหรับการไทเทรต Ba(OH) 2 ส่วนเกินในจานทดสอบ R- น้ำหนักตัวอย่าง g;
เสื้อ - เวลา h; 2.2 - ปัจจัยการแปลงของ HC1 เป็น CO 2 (1 มล. ของ 0.1 n HC1 หรือ Ba(OH) 2 เทียบเท่ากับ 2.2 มก. ของ CO 2)
แล็บ #9
ความสำคัญขององค์ประกอบต่างๆ ของพืช
ออกกำลังกาย:เพื่อศึกษาความสำคัญของแร่ธาตุต่างๆ ต่อการเจริญเติบโตของเชื้อราแอสเปอร์จิลลัส
วัสดุและอุปกรณ์:ตาชั่ง, เทอร์โมสตัท, ปลั๊กสำลี, ตัวกรอง, ขวดละ 100 ซม. 3 ขวด 5 ขวด, หลอดทดลอง, ปิเปต, แก้วสองใบ, กรวย, เกลือแร่, ซูโครส, กรดอินทรีย์ (ซิตริก), เชื้อราแอสเปอร์จิลลัสที่ปลูกบนมันฝรั่งหรือขนมปังสำหรับ 3 คน - 4 วัน
ขั้นตอนการดำเนินงาน
1. ปลูกเห็ดโดยใช้สารอาหารผสม
เป็นที่ยอมรับแล้วว่าแอสเปอร์จิลลัสกำหนดเงื่อนไขของสารอาหารแร่ธาตุโดยประมาณเช่นเดียวกับ พืชที่สูงขึ้น. ในบรรดาแร่ธาตุนั้น เชื้อราไม่ได้ต้องการแค่แคลเซียมเท่านั้น ส่วนผสมของสารอาหารเตรียมในขวดขนาด 100 ซม. 3 และทำตามแบบแผน (ตารางที่ 1)
การกำหนดหมายเลขขวดสอดคล้องกับการกำหนดหมายเลขรุ่นของการทดสอบ บันทึกผลการทดลองด้านล่าง
ตารางที่ 1
แบบแผนสำหรับองค์ประกอบของสารผสมสารอาหาร
สาร | ความเข้มข้น | ปริมาณสาร (มล.) ในขวด |
||||
หมายเลข 1 - ส่วนผสมที่สมบูรณ์ | ลำดับที่ 2 - ไม่มี N | ลำดับที่ 3 - ไม่มี P | หมายเลข 4 - ไม่มี K | ลำดับที่ 5 - ไม่มีแร่ธาตุ |
||
ซูโครส กรดมะนาว | ||||||
ผลลัพธ์ น้ำหนักไมซีเลียม g |
กรดซิตริกถูกเติมเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่เป็นประโยชน์ต่อเชื้อรา Aspergillus แต่ยับยั้งการพัฒนาของจุลินทรีย์อื่นๆ
2. เทน้ำที่ปราศจากเชื้อลงในหลอดทดลองหรือขวดแล้วใส่ไมซีเลียมของเชื้อราที่ใส่ห่วงที่ปลอดเชื้อลงไป คนให้ส่วนผสมโดยการหมุนระหว่างนิ้วหรือฝ่ามือ
เพิ่มระบบกันสะเทือนที่เป็นผลลัพธ์ด้วยปิเปตที่ปราศจากเชื้อลงในขวดทั้งหมด
ปิดฝาขวดด้วยสำลีแล้ววางในเทอร์โมสตัทที่อุณหภูมิ 30-35 °C ติดตามได้ในหนึ่งสัปดาห์
แก่นแท้ของการทดลองคือโดยการพิจารณามวลของไมซีเลียมของเชื้อราที่ปลูกจากส่วนผสมของสารอาหารต่างๆ เราสามารถค้นหาความต้องการองค์ประกอบแต่ละอย่างได้
3. ชั่งน้ำหนัก ซึ่งเราใช้แก้วสะอาดสองอัน กรวยหนึ่งอัน และตัวกรองกระดาษที่เหมือนกันหลายอัน ชั่งน้ำหนักบีกเกอร์หนึ่งอัน (หมายเลข 1) พร้อมกรวยและตัวกรองและบันทึกน้ำหนัก จากนั้นใส่กรวยลงในบีกเกอร์อีกอัน (หมายเลข 2) ย้ายไมซีเลียมของเชื้อราจากขวดแรกไปยังตัวกรอง ล้างด้วยน้ำ และหลังจากที่น้ำคร่ำครวญ ย้ายกรวยกลับไปที่บีกเกอร์หมายเลข 1 ชั่งน้ำหนักอีกครั้ง เป็นที่ชัดเจนว่าผลลัพธ์จะดีขึ้นเนื่องจากมีการเพิ่มไมซีเลียมของเชื้อรา
สื่อการสอน... - บาลาโชฟ: Nikolaev, 2550. - 48 น. ไอ 978-5-94035-300-3 เกี่ยวกับการศึกษา-ระเบียบวิธีเบี้ยเลี้ยงมีการสรุปวิธีการ... สรีรวิทยาพืช: การศึกษา เบี้ยเลี้ยง/ ศ. วี.บี.อิวาโนวา. - อะคาเดมี่, 2544. - 144 น. ซานิน่า, เอ็ม.เอ. สรีรวิทยาพืช: ตำรา-วิธี. เบี้ยเลี้ยง ...
ศูนย์ฝึกอบรมและมาตรวิทยา
... เกี่ยวกับการศึกษา-ระเบียบวิธีซับซ้อน บาลาโชฟ... 'ความรู้สึก', สรีรวิทยาจากกรีก... การฝึกอบรมรูปแบบย่อยใน เกี่ยวกับการศึกษาวรรณกรรมสำหรับ การฝึกอบรม ระเบียบวิธีเบี้ยเลี้ยง... และ พืชและ... 2005 มี ...
ทฤษฎีและการปฏิบัติของสุนทรพจน์ทางวิทยาศาสตร์ หลักสูตรพิเศษสำหรับความเชี่ยวชาญพิเศษที่ไม่ใช่มนุษยธรรมของมหาวิทยาลัย Balashov ที่ซับซ้อนทางการศึกษาและระเบียบวิธี - 2008
ศูนย์ฝึกอบรมและมาตรวิทยา... เกี่ยวกับการศึกษา-ระเบียบวิธีซับซ้อน บาลาโชฟ... 'ความรู้สึก', สรีรวิทยาจากกรีก... การฝึกอบรมรูปแบบย่อยใน เกี่ยวกับการศึกษาวรรณกรรมสำหรับ การฝึกอบรมสถานประกอบการประเภทต่างๆ ไดเร็กทอรี ระเบียบวิธีเบี้ยเลี้ยง... และ พืชและ... 2005 ช.) เราไม่ได้ทำสิ่งนี้มาก่อน มี ...
ความซับซ้อนทางการศึกษาและระเบียบวิธี (219)
สื่อการสอนกองทุน ( พืช,ของสะสม... พวกเขาการฝึกอบรม ... สรีรวิทยา...จียู. เทคโนโลยีโรงเรียนที่มีแนวโน้ม: เกี่ยวกับการศึกษา-ระเบียบวิธีเบี้ยเลี้ยง/G.Yu. เคเซนซอฟ - ม.: ... 288 ส. 6. บาลาโชฟ, M. เกมการสอน ... - ลำดับที่ 22. - 2005 . การสอน: หนังสือเรียน. เบี้ยเลี้ยง/ ศ. ป. ...
1. นักเรียนมีทักษะในการสร้างความสัมพันธ์ที่เป็นเหตุและผล
2. วัตถุชีวภาพถือเป็นระบบชีวภาพ
3. มีทักษะในการแก้ปัญหาในส่วน C ของ KIM ของการสอบ Unified State
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. การตรวจหาโปรตีนในวัตถุทางชีววิทยา
เป้า.พิสูจน์การมีอยู่ของโปรตีนในวัตถุทางชีววิทยา
อุปกรณ์.
ขาตั้งพร้อมหลอดทดลอง ปิเปต อ่างน้ำ หยด
สารละลายไข่ขาว, สารละลาย NaOH 10%, คอปเปอร์ซัลเฟต 1%, นินไฮดริน (สารละลายในน้ำ 0.5%), กรดไนตริก (เข้มข้น)
ปฏิกิริยาไบยูเรตเพื่อกำหนดพันธะเปปไทด์ วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของพันธะเปปไทด์กับ สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีด้วยคอปเปอร์ซัลเฟต
ความคืบหน้า.
1. ใส่ไข่ขาว 1% ลงในหลอดทดลอง 5 หยด (โปรตีนกรองผ่านผ้าก๊อซแล้วเจือจางด้วยน้ำกลั่น 1:10) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% สามหยดและสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 1% 1 หยดและ ผสม.
เนื้อหาของหลอดได้รับสีฟ้าม่วง
ปฏิกิริยานินไฮดริน โปรตีน โพลีเปปไทด์ และกรดอะมิโนอิสระจะให้สารนินไฮดรินเป็นสีน้ำเงินหรือม่วง
ความคืบหน้า.
1. ใช้สารละลายไข่ขาว 10% 5 หยด เติมสารละลายนินไฮดรินในน้ำ 0.5% และความร้อน 5 หยด
หลังจากผ่านไป 2-3 นาที สีชมพูหรือสีม่วงอมฟ้าจะพัฒนา
ปฏิกิริยาแซนโทโปรตีน (แซนโทสกรีก - สีเหลือง) ด้วยความช่วยเหลือของปฏิกิริยานี้กรดอะมิโนที่เป็นวัฏจักรจะพบได้ในโปรตีนซึ่งมีวงแหวนเบนซีน (ทริปโตเฟน, ไทโรซีนและอื่น ๆ )
ความคืบหน้า.
สารละลายไข่ขาว 1% 1.5 หยด เติมกรดไนตริกเข้มข้น 3 หยด (อย่างระมัดระวัง) แล้วตั้งไฟ หลังจากเย็นตัวลง ให้หยดสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% หยดลงในหลอดทดลองจนเป็นสีส้ม (เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเกลือโซเดียมของสารประกอบไนโตรเหล่านี้)
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. การตรวจหาคาร์โบไฮเดรตในวัตถุทางชีวภาพ
เป้า.พิสูจน์การมีอยู่ของคาร์โบไฮเดรตในวัตถุทางชีววิทยา
อุปกรณ์.ชั้นวางพร้อมหลอดทดลอง ปิเปต, อ่างน้ำ.
สารละลายแป้ง 1% สารละลายซูโครส 1% สารละลายฟรุกโตส 1% สารละลายไอโอดีน 1% ที่ละลายในโพแทสเซียมไอโอไดด์ แนฟทอลละลายในแอลกอฮอล์ 50 มม. (เจือจางด้วยน้ำ 5 ครั้งก่อนใช้) สารละลายแอลกอฮอล์ 1% ไทมอล
กรดซัลฟิวริกเข้มข้น รีเอเจนต์ของ Selivanov: 0.5 g ของ resorcinol ละลายใน 100 ml ของกรดไฮโดรคลอริก 20%
การตรวจจับแป้ง
ความคืบหน้า.
1. เติมสารละลายแป้ง 1% 10 หยด และสารละลายไอโอดีน 1% ในโพแทสเซียมไอโอไดด์ 1 หยดลงในหลอดทดลอง
สังเกตได้จากสีฟ้าอมม่วง
การตรวจหาคาร์โบไฮเดรต
การใช้ปฏิกิริยากับแนฟทอลหรือไทมอล จะตรวจพบคาร์โบไฮเดรตหรือส่วนประกอบคาร์โบไฮเดรตจำนวนเล็กน้อยในสารประกอบเชิงซ้อน
ความคืบหน้า.
1. เติมสารละลายซูโครส 1% 10 หยดลงในหลอดทดลองสองหลอด
ในครั้งเดียวเพิ่ม 3 หยดสารละลายแอลกอฮอล์ 1% ของแนฟทอล ในหลอดทดลองอื่น - สารละลายแอลกอฮอล์ 1% ของไทมอล 3 หยด เทกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5 มล. ลงในทั้งสอง (อย่างระมัดระวัง) และสังเกตสีม่วงในหลอดทดลองที่มีแนฟทอลและสีแดงในหลอดทดลองที่มีไทมอลที่ขอบของของเหลวทั้งสอง
การตรวจหาฟรุกโตส (ปฏิกิริยาของ Selivanov)
ฟรุกโตสเมื่อถูกความร้อนด้วยกรดไฮโดรคลอริกและรีซอร์ซินอลจะให้สีแดงเชอรี่
ความคืบหน้า.
1. เทรีเอเจนต์ของ Selivanov 10 หยด 2 หยดของสารละลายฟรุกโตส 1% ลงในหลอดทดลองและให้ความร้อนเบา ๆ (สีแดงจะปรากฏขึ้น)
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. การตรวจหาไขมันในวัตถุทางชีววิทยา
เป้า.พิสูจน์การมีอยู่ของไขมันในวัตถุทางชีววิทยา
อุปกรณ์.
1. ยืนด้วยหลอดทดลอง, อ่างน้ำ, ปิเปต, ถ้วยแก้ว, ไม้เท้า, ผ้าก๊อซ
2.เลติซิน, สารละลายแอลกอฮอล์ (ไข่แดงไก่), โคเลสเตอรอล, สารละลายคลอโรฟอร์ม 1%, กรดซัลฟิวริกเข้มข้น, อะซิโตน
การตรวจหาเลซิติน
เลซิตินอยู่ในกลุ่มของฟอสโฟลิปิด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ มันประกอบขึ้นเป็นเนื้อเยื่อสมองจำนวนมาก
ความคืบหน้า.
1. เทอะซิโตน 10 หยดลงในหลอดทดลองแห้ง ใส่แก้ว? ไข่แดงไก่.
ขณะกวนด้วยไม้ ให้เติมแอลกอฮอล์ร้อน 40 มล. ทีละหยด
เมื่อสารละลายเย็นลง ให้กรองลงในหลอดทดลองที่แห้ง ตัวกรองควรมีความชัดเจน ต้องเตรียมรีเอเจนต์ก่อนใช้งาน มีตะกอนสีขาวหลุดออกมา
การตรวจหาคอเลสเตอรอล
คอเลสเตอรอลเป็นสารคล้ายไขมันที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อร่างกาย รวมอยู่ในเยื่อหุ้มอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ เป็นสารตั้งต้นของกรดน้ำดี วิตามินดี ฮอร์โมนเพศ ฮอร์โมนของต่อมหมวกไต ปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการปล่อยน้ำและควบแน่นเป็นสารประกอบที่มีสี
ความคืบหน้า.
1. เทสารละลายคลอโรฟอร์ม 1% ของคอเลสเตอรอล 10 หยดลงในหลอดทดลองแบบแห้ง และ (อย่างระมัดระวัง) เทกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5 มล. ตามแนวผนังหลอดเลือด เขย่า (อย่างระมัดระวัง) สีส้มแดงของชั้นคลอโรฟอร์มด้านบนจะปรากฏขึ้น
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. หลักฐานการทำงานของโปรตีนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ (เอนไซม์)
เป้า. เพื่อพิสูจน์การเร่งปฏิกิริยาของโปรตีน-เอนไซม์ เพื่อแสดงความจำเพาะสูง ซึ่งเป็นกิจกรรมสูงสุดในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา
อุปกรณ์. ขาตั้งพร้อมหลอดทดลอง ปิเปต 1 มล. อ่างน้ำ เทอร์โมสตัท
สารละลายแป้ง 1% สารละลายซูโครส สารละลายไอโอดีน 1% ในโพแทสเซียมไอโอไดด์ สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 5% สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% สารละลายซูโครส 2% สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.2%
ความคืบหน้า.
1. เอนไซม์ไฮโดรไลซิสของแป้ง
อะไมเลสในน้ำลายทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ที่ไฮโดรไลซ์แป้งเป็นส่วนที่เป็นส่วนประกอบ (มอลโตส, กลูโคส) การประเมินผลการทดลองใช้ปฏิกิริยาสีกับไอโอดีนของปฏิกิริยาทรอมเมอร์
แป้งที่ไม่ผ่านการไฮโดรไลซ์จะให้สีฟ้ากับไอโอดีนและปฏิกิริยาทรอมเมอร์เชิงลบ ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสของแป้งไม่ทำปฏิกิริยากับไอโอดีน แต่ทำปฏิกิริยาในทางบวกกับรีเอเจนต์ของทรอมเมอร์
1. เทสารละลายแป้ง 1% 10 หยดลงในหลอดทดลอง 2 หลอด
2. หยดน้ำ 4 หยด (ชุดควบคุม) ลงในอันใดอันหนึ่ง (หลอดทดลองหมายเลข 1)
ในครั้งที่สอง (หลอดทดลองหมายเลข 2) ให้เติมสารละลายน้ำลาย 4 หยด เจือจางน้ำลาย 5 ครั้ง
3. ผสมและใส่ในอ่างน้ำหรือเทอร์โมสตัทเป็นเวลา 15 นาที ที่ 37 องศา จาก.
4. หยดสารทดสอบจากหลอดทดลอง 4 หยด แล้วเติมลงในหลอดทดลอง 2 หลอด
5. ในหนึ่งหยดของสารละลายไอโอดีน 1% ในโพแทสเซียมไอโอไดด์
ในอีกทางหนึ่ง ให้เติมสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต 5% หนึ่งหยด และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% 4 หยด 1 หยด และให้ความร้อนเบา ๆ ให้เดือด (ปฏิกิริยาทรอมเมอร์)
6. เราทำเช่นเดียวกันกับเนื้อหาของหลอดทดลองหมายเลข 2 ผลที่ได้ควรแสดงให้เห็นว่าการไฮโดรไลซิสของแป้งไม่เกิดขึ้นในที่ที่มีน้ำ และปฏิกิริยากับไอโอดีนควรเป็นบวก ปฏิกิริยาทรอมเมอร์เป็นลบ (คอปเปอร์ออกไซด์ไฮดรอกไซด์เป็นสีน้ำเงิน) เมื่อมีอะไมเลสทำน้ำลาย ผลลัพธ์ควรตรงกันข้าม เนื่องจากการไฮโดรไลซิสของแป้งเกิดขึ้น
ไม่มีปฏิกิริยากับไอโอดีนและสีแดงอิฐ (คอปเปอร์ออกไซด์ I) เกิดขึ้นในปฏิกิริยาทรอมเมอร์
ครั้งที่สอง ความจำเพาะของการออกฤทธิ์ของเอนไซม์
เอนไซม์แต่ละตัวทำหน้าที่เพียงสารเดียวหรือกลุ่มของสารตั้งต้นที่คล้ายคลึงกัน นี่เป็นเพราะความสอดคล้องระหว่างโครงสร้างของเอนไซม์ จุดศูนย์กลางการทำงาน และโครงสร้างของสารตั้งต้น ตัวอย่างเช่น อะไมเลสทำหน้าที่เฉพาะกับแป้ง
การเตรียมซูโครส
บดยีสต์ 1.100 กรัมแล้วเทน้ำ (400 มล.) หลังจาก 2 ชั่วโมง กรองและเก็บในตู้เย็น
2. ในหลอดทดลอง 2 หลอด (หมายเลข 1 และหมายเลข 2) เติมสารละลายแป้ง 1% 10 หยด
เติมสารละลายซูโครส 2% 10 หยดลงในหลอดทดลองหมายเลข 3 และหมายเลข 4
3. ในหลอดทดลองหมายเลข 1 และหมายเลข 3 ให้เติมน้ำลาย 4 หยด เจือจาง 5 ครั้ง
เติมซูโครส 4 หยดลงในหลอดทดลองหมายเลข 2 และหมายเลข 4
4. ผสมและทิ้งไว้ในเทอร์โมสตัทเป็นเวลา 15 นาทีที่อุณหภูมิ 37 องศา จาก.
5. จากนั้น ทำปฏิกิริยากับไอโอดีนและทรอมเมอร์ด้วยเนื้อหาของหลอดทดลองทั้งสี่หลอด
การกำหนดความจำเพาะของการกระทำของเอนไซม์
โดยสรุปแล้วควรสังเกตว่าหลอดทดลองใดและภายใต้เงื่อนไขใดที่พบการทำงานของเอนไซม์และทำไม
สาม. อิทธิพลของ pH ปานกลางต่อการทำงานของเอนไซม์
สำหรับเอนไซม์แต่ละตัว มีค่าบางอย่างของปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมที่แสดงกิจกรรมสูงสุด การเปลี่ยนแปลงค่า pH ของตัวกลางทำให้เกิดการลดลงหรือยับยั้งการทำงานของเอนไซม์อย่างสมบูรณ์
1. เทน้ำกลั่น 1 มล. ลงในหลอดทดลอง 8 หลอด
2. เติมสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.2% 1 มล. ลงในหลอดทดลองหมายเลข 1 ผสม.
3. นำส่วนผสม 1 มล. จากหลอดทดลองหมายเลข 1 และโอนไปยังหลอดทดลองหมายเลข 2 ผสม เท 1 มล. แล้วโอนไปยังหลอดทดลองหมายเลข 3 เป็นต้น
4. ใช้ 1 มล. จากหลอดทดลองหมายเลข 8 แล้วเทออก เราได้รับสภาพแวดล้อม pH ที่แตกต่างกัน
4. ในแต่ละหลอดเติมสารละลายแป้ง 1% 2 มล. และสารละลายน้ำลาย 1 มล. เจือจาง 1: 10
5. เขย่าหลอดทดลองและใส่เทอร์โมสตัทเป็นเวลา 15 นาทีที่ 37 องศา จาก.
6. ทำให้เย็นและเพิ่มสารละลายไอโอดีน 1% ในโพแทสเซียมไอโอไดด์หนึ่งหยดลงในหลอดทดลองทั้งหมด
การไฮโดรไลซิสที่สมบูรณ์จะเกิดขึ้นในหลอดทดลองหมายเลข 5 และหมายเลข 6 โดยที่ pH ของสารละลายอยู่ในช่วง 6.8-7.2 กล่าวคือ เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำงานของอะไมเลส
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. การแยก deoxynucleoprotein จากเนื้อเยื่อม้าม (ตับ) การตรวจดีเอ็นเอเชิงคุณภาพ
เป้า. พิสูจน์ว่ากรดนิวคลีอิกจำนวนมากมีอยู่ในรูปของสารประกอบที่มีโปรตีน (deoxynucleoprotein - DNP) ในเนื้อเยื่อที่อุดมไปด้วยนิวเคลียส (ม้าม, ไธมัส)
อุปกรณ์.ชั้นวางหลอดทดลอง, ครกและสาก, ผงแก้ว, ปิเปต, เครื่องตกผลึก, กระบอกสูบขนาด 50 มล. และ 300 มล., ปิเปต 1 มล., แท่งไม้หยัก, อ่างน้ำ, ผ้าก๊อซกรอง, โซเดียมคลอไรด์, สารละลาย 5%, ที่มีโซเดียมไนเตรตไตรสารทดแทน 0.04% , สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.4%, รีเอเจนต์ไดฟีนิลลามีน (ละลายไดฟีนิลลามีน 1 กรัมในกรดอะซิติกน้ำแข็ง 100 มล. เติมกรดเข้มข้น 2.75 มล. ลงในสารละลาย), ม้าม (RNA ยีสต์สดหรือแช่แข็ง, สารละลาย 0.1% ที่เตรียมสดใหม่
ความคืบหน้า.
1. การแยก deoxynucleoprotein (DNP) ออกจากเนื้อเยื่อของม้าม (ตับ)
วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของ DNP ในการละลายในสารละลายเกลือที่มีความแรงไอออนิกสูงและตกตะกอนเมื่อความเข้มข้นลดลง
เนื้อเยื่อม้าม 2 - 3 กรัมบดอย่างระมัดระวังในครกด้วยผงแก้วค่อยๆเทสารละลายโซเดียมคลอไรด์
สารละลายหนืดที่ได้จะถูกกรองผ่านผ้ากอซสองชั้นเข้าไปในเครื่องตกผลึก ใช้กระบอกสูบวัดปริมาตรน้ำกลั่นหกครั้ง (เทียบกับตัวกรอง) แล้วค่อยๆ เทลงในกรอง
เกลียว DNP ที่ได้จะถูกพันบนแท่งไม้อย่างระมัดระวัง ถ่ายโอนไปยังหลอดทดลองเพื่อใช้งาน
2. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับดีเอ็นเอ
วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของ deoxyribose ซึ่งรวมอยู่ใน DNA ของ deoxyribonucleoprotein เพื่อสร้างสารประกอบสีน้ำเงินที่มีไดฟีนิลลามีนเมื่อถูกความร้อนในตัวกลางที่มีส่วนผสมของกรดอะซิติกน้ำแข็งและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น
ด้วย ribose RNA ปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันทำให้เกิดสีเขียว
เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.4% 1 มล. ลงใน 1/4 ของตะกอน DNP (จนละลาย) เติมรีเอเจนต์ไดฟีนิลลามีน 0.5% มล. ผสมเนื้อหาของหลอดทดลองและใส่ในอ่างน้ำเดือด
ทำปฏิกิริยาที่คล้ายกันในหลอดทดลองอื่นด้วยสารละลาย RNA 1 มล.
สังเกตลักษณะสี
งานห้องปฏิบัติการ. หัวข้อ. คุณสมบัติทางสรีรวิทยาของเยื่อหุ้มเซลล์
เป้า. แสดงว่าเยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านเฉพาะจุด แสดงให้เห็นถึงบทบาทของเมมเบรนในกระบวนการฟาโกไซโทซิสและพิโนไซโทซิสด้วยสายตาและทำความคุ้นเคยกับพลาสโมไลซิสของเซลล์ - กระบวนการแยกโปรโตพลาสต์ (เนื้อหาเซลล์) ออกจากผนังเซลล์
อุปกรณ์.
กล้องจุลทรรศน์ ฝาครอบและสไลด์ มีดผ่าตัด เข็มผ่า กระดาษกรอง ปิเปต หมึก
การเพาะเลี้ยงเชื้อ Infusoria หรือการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อบนอาหารเลี้ยงเชื้อ, การเพาะเชื้ออะมีบา, ชิ้นส่วนของพืช Elodea
สารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ สารละลายแคลเซียมคลอไรด์ แมกนีเซียมคลอไรด์ สารละลายอัลบูมิน 2% สารละลายโซเดียมคลอไรด์ 10% น้ำกลั่น
ความคืบหน้า.
1. ในสารละลายโซเดียมหรือโพแทสเซียมคลอไรด์ที่อ่อนแอ ให้วาง ciliates หรือชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อที่เพาะเลี้ยง
2. เตรียมการเตรียมการสำหรับกล้องจุลทรรศน์
3. คุณสามารถเห็นการหดตัวของเซลล์ บ่งบอกถึงการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ ในกรณีนี้น้ำจากเซลล์จะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม
4. ถ่ายโอนเซลล์ไปยังหยดน้ำกลั่นหรือดึงสารละลายออกจากใต้ฝาครอบด้วยกระดาษกรองแล้วแทนที่ด้วยน้ำกลั่น สังเกตว่าเซลล์บวมอย่างไรเมื่อน้ำเข้าไป
5. วาง ciliates หรือชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อที่เพาะในสารละลายของแคลเซียมคลอไรด์หรือแมกนีเซียมคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นต่ำ
Ciliates และเซลล์ที่เพาะเลี้ยงยังคงมีชีวิตอยู่ แคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนลดการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ ไม่มีการเคลื่อนไหวของน้ำผ่านเปลือก
6. ใส่อะมีบาลงในสารละลายอัลบูมิน 2% หยด (โปรตีนไข่ไก่)
เตรียมสไลด์สำหรับกล้องจุลทรรศน์ เมื่อเวลาผ่านไป ฟองอากาศ ส่วนที่ยื่นออกมา และท่อต่างๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอะมีบา ดูเหมือนว่าพื้นผิวของอะมีบากำลัง "เดือด" นี้มาพร้อมกับการเคลื่อนไหวของของเหลวที่รุนแรงใกล้ผิวเมมเบรน
ฟองอากาศของไหลล้อมรอบด้วยส่วนที่ยื่นออกมาของไซโตพลาสซึมซึ่งปิดลง ถุง Pinocytic บางครั้งปรากฏขึ้นทันที นี่แสดงให้เห็นว่าหยดของเหลวพร้อมกับสารที่ละลายได้ในนั้นจะถูกดักจับอย่างรวดเร็ว Pinocytosis เกิดจากสารที่ลดแรงตึงผิวของผนังเซลล์ ตัวอย่างเช่น กรดอะมิโน เกลือบางชนิด
7. ใส่หมึกเล็กน้อยลงในของเหลวหยดหนึ่งซึ่งมีอะมีบาอยู่ เตรียมยา. เมื่อเวลาผ่านไป อะมีบาจะเริ่มเคลื่อนเข้าหาเมล็ดพืชอย่างช้าๆ โดยปล่อยซูโดโพเดีย (pseudopodia)
เมล็ดซากพืชติดอยู่กับพื้นผิวของซูโดโพเดียมล้อมรอบด้วยพวกมันและหลังจากนั้นไม่นานก็แช่ในไซโตพลาสซึม
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์จะสังเกตเห็นปรากฏการณ์ phagocytosis ในอะมีบา
ข้อกำหนดเบื้องต้น
นักเรียนควรรู้:
1. อุปกรณ์กล้องจุลทรรศน์และทำงานกับมัน;
2. ตำแหน่งของทฤษฎีเซลล์
3. ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์
4.บทบาทของสารเคมีและสารประกอบในเซลล์
5. ส่วนประกอบหลักและออร์แกเนลล์ของเซลล์
6. คุณสมบัติของโปรคาริโอตและยูคาริโอต
7. พยาธิวิทยาของการเผาผลาญโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต
8. คุณค่าของธาตุแร่แต่ละธาตุ
นักเรียนควรจะสามารถ:
1.ทำงานกับกล้องจุลทรรศน์
2. ตั้งชื่อส่วนหลักของเซลล์ "รับรู้" บนไดอะแกรม, รูปถ่าย;
3. เพื่อเตรียมการที่ง่ายที่สุดสำหรับการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์
5. ทำงานอิสระกับวรรณกรรมเพิ่มเติมและใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย
การแก้ปัญหาทางอณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์
วิชาเลือก
หมายเหตุอธิบาย
โปรแกรมวิชาเลือกได้รับการพัฒนาสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 และได้รับการออกแบบเป็นเวลา 17 ชั่วโมง
หัวข้อ "อณูชีววิทยา" และ "พันธุศาสตร์" เป็นหัวข้อที่น่าสนใจและซับซ้อนที่สุดในหลักสูตร "ชีววิทยาทั่วไป" หัวข้อเหล่านี้ศึกษาทั้งในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 และ 11 แต่เห็นได้ชัดว่าไม่มีเวลาเพียงพอในการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาในโปรแกรม อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการแก้ปัญหาด้านพันธุศาสตร์และอณูชีววิทยานั้นจัดทำโดย Standard of Biology Education นอกจากนี้ งานดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของ KIM USE (งานหมายเลข 5 และหมายเลข 6 ในส่วน C)
วัตถุประสงค์ของวิชาเลือก: เพื่อสร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของความสามารถของนักเรียนในการแก้ปัญหาในอณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์ที่ระดับความซับซ้อนที่แตกต่างกัน
- การทำซ้ำสั้น ๆ ของเนื้อหาที่ศึกษาในหัวข้อ "อณูชีววิทยา" และ "พันธุศาสตร์"; การระบุและขจัดช่องว่างในความรู้ของนักเรียนในหัวข้อหลักสูตรของโรงเรียนตลอดจนความสามารถในการแก้ปัญหา สอนนักเรียนแก้ปัญหาทางอณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์ ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น.
โปรแกรมวิชาเลือก
1. บทนำ. โปรตีน: การทำให้เป็นจริงของความรู้ในหัวข้อ (โปรตีน - พอลิเมอร์, โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีน, หน้าที่ของโปรตีนในเซลล์), การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
2. กรดนิวคลีอิก: ปรับปรุงความรู้ในหัวข้อ (ลักษณะเปรียบเทียบของ DNA และ RNA), การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
3. การสังเคราะห์โปรตีน: อัปเดตความรู้ในหัวข้อ (รหัส DNA, การถอดรหัส, การแปล - พลวัตของการสังเคราะห์โปรตีน), การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
4. เมแทบอลิซึมของพลังงาน: การทำให้เป็นจริงของความรู้ในหัวข้อ (เมแทบอลิซึม, แอแนบอลิซึม, แคแทบอลิซึม, การดูดซึม, การสลายตัว; ขั้นตอนของการเผาผลาญพลังงาน: การเตรียมการ, ไกลโคไลซิส, การหายใจของเซลล์), การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
5. การวินิจฉัยชายแดน: งานควบคุม - (1 ชั่วโมง)
6. สัญลักษณ์และข้อกำหนดทางพันธุกรรม - (1 ชั่วโมง)
7. กฎของ G. Mendel: การทำให้ความรู้เป็นจริงในหัวข้อ (รูปแบบที่กำหนดโดย Mendel ระหว่างการผสมข้ามแบบโมโนและไดไฮบริด), การทดสอบการควบคุมความสามารถในการแก้ปัญหาสำหรับกฎหมายของ Mendel ที่จัดทำโดยโปรแกรม, การแก้ปัญหาสำหรับการข้ามแบบโมโนและไดไฮบริดของ ความซับซ้อนเพิ่มขึ้น - (1 ชั่วโมง)
8. การครอบงำที่ไม่สมบูรณ์: อัปเดตความรู้ในหัวข้อ, การแก้ปัญหาความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นในหัวข้อ - (1 ชั่วโมง)
9. การสืบทอดกรุ๊ปเลือด: อัพเดทความรู้ในหัวข้อ, การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
10. พันธุศาสตร์ทางเพศ มรดกที่เชื่อมโยงกับเพศ: อัปเดตความรู้ในหัวข้อ (การกำหนดเพศของโครโมโซมและไม่ใช่โครโมโซมในธรรมชาติ) การแก้ปัญหาความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการถ่ายทอดทางเพศสัมพันธ์ - (1 ชั่วโมง)
11. การแก้ปัญหาร่วมกัน - (1 ชั่วโมง)
12. ปฏิสัมพันธ์ของยีน: การทำให้เป็นจริงของความรู้ในหัวข้อ (ปฏิสัมพันธ์ของยีนอัลลีลิกและไม่ใช่อัลลีลิก) การแก้ปัญหาความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการโต้ตอบทุกประเภท: การเติมเต็ม, epistasis, การเกิดพอลิเมอไรเซชัน - (1 ชั่วโมง)
13. การวินิจฉัยชายแดน: เกม "วิ่งด้วยอุปสรรค" - (1 ชั่วโมง)
14. กฎของ T. Morgan: การทำให้ความรู้เป็นจริง (ทำไม T. Morgan ตั้งเป้าหมายที่จะลบล้างกฎของ G. Mendel ไม่สามารถทำได้แม้ว่าเขาจะได้ผลลัพธ์ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง) การแก้ปัญหาสำหรับการข้าม, การรวบรวมแผนที่โครโมโซม - ( 1 ชั่วโมง).
15. กฎหมาย Hardy-Weinberg: การบรรยาย "ตาม Hardy และ Weinberg" การแก้ปัญหาในพันธุศาสตร์ของประชากร - (1 ชั่วโมง)
16. พันธุศาสตร์มนุษย์: การทำให้ความรู้เป็นจริงในหัวข้อ คำศัพท์และสัญลักษณ์ การแก้ปัญหา - (1 ชั่วโมง)
17. บทเรียนสุดท้าย การวินิจฉัยขั้นสุดท้าย: การแก้ปัญหาความบันเทิง - (1 ชั่วโมง)
ควบคุม
นักเรียนได้รับ "เครดิต" บนพื้นฐานของ:
- สมหวัง ควบคุมงานในอณูชีววิทยา กรอกคำไขว้ "เงื่อนไขทางพันธุกรรม"; การปฏิบัติตามภารกิจควบคุมการทดสอบหมายเลข 1 และหมายเลข 2 การแก้ปัญหาในเกม "วิ่งด้วยอุปสรรค"; ประสิทธิภาพของงานควบคุมขั้นสุดท้าย (การแก้ปัญหาความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น)
ปัญหาทางอณูชีววิทยา
หัวข้อ: "กระรอก"
คำอธิบายที่จำเป็น:
- น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของสารตกค้างของกรดอะมิโนหนึ่งตัวคิดเป็น 120; การคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีน:
1. เยื่อหุ้มเซลล์ชนิดต่างๆ คุณสมบัติของเมมเบรน หน้าที่ของเมมเบรน
การศึกษาทางสัณฐานวิทยาและสรีรวิทยาได้แสดงให้เห็นว่าเยื่อหุ้มเซลล์มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเซลล์
โครงสร้างเมมเบรน: นิวเคลียส กอลจิคอมเพล็กซ์ ER เป็นต้น
เมมเบรนเป็นโครงสร้างบางที่มีความหนา 7 นาโนเมตร ตามองค์ประกอบทางเคมี เมมเบรนประกอบด้วยโปรตีน 25% ฟอสโฟลิปิด 25% คอเลสเตอรอล 13% ไขมัน 4% คาร์โบไฮเดรต 3%
โครงสร้างพื้นฐานของเมมเบรนคือฟอสโฟลิปิดสองชั้น คุณสมบัติของโมเลกุลฟอสโฟลิปิดคือพวกมันมีส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำในองค์ประกอบ ส่วนที่ชอบน้ำประกอบด้วยกลุ่มขั้ว (กลุ่มฟอสเฟตในฟอสโฟลิปิดและกลุ่มไฮดรอกไซด์ในคอเลสเตอรอล) ส่วนที่ชอบน้ำมุ่งสู่พื้นผิว แต่ ไม่ชอบน้ำ (หางอ้วน) มุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของเมมเบรน
โมเลกุลนี้มีหางไขมันสองหาง และสายไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้สามารถพบได้ในสองรูปแบบ ยืด - การกำหนดค่าทรานส์(กระบอกสูบ 0.48 นาโนเมตร) ประเภทที่สองคือการกำหนดค่า gosh-trans-gosh ในกรณีนี้ หางอ้วนทั้งสองจะแยกออก และพื้นที่จะเพิ่มขึ้นเป็น 0.58 นาโนเมตร
โมเลกุลของไขมันภายใต้สภาวะปกติจะมีรูปผลึกเหลว และในสถานะนี้พวกเขามีความคล่องตัว ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาทั้งคู่สามารถเคลื่อนที่ภายในเลเยอร์และพลิกกลับได้ เมื่ออุณหภูมิลดลง การเปลี่ยนสถานะจากสถานะของเหลวของเมมเบรนไปเป็นแบบเจลลี่ก็จะเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้การเคลื่อนที่ของโมเลกุลลดลง
เมื่อโมเลกุลของไขมันเคลื่อนที่ ไมโครสตริปจะก่อตัวขึ้นซึ่งเรียกว่าคิงส์ ซึ่งสามารถดักจับสารได้. ชั้นไขมันในเมมเบรนเป็นอุปสรรคต่อสารที่ละลายน้ำได้ แต่ช่วยให้สารที่ละลายในไขมันสามารถผ่านเข้าไปได้.
นอกจากไขมันแล้ว เมมเบรนยังมีโมเลกุลโปรตีนอีกด้วย ส่วนใหญ่เป็นไกลโคโปรตีน
โปรตีนอินทิกรัลผ่านทั้งสองชั้น. อื่น โปรตีนถูกแช่บางส่วนในชั้นนอกหรือชั้นใน พวกเขาเรียกว่าโปรตีนส่วนปลาย.
เมมเบรนรุ่นนี้เรียกว่า รุ่นคริสตัลเหลว. ตามหน้าที่ โมเลกุลโปรตีนทำหน้าที่เกี่ยวกับโครงสร้าง การขนส่ง และการทำงานของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังสร้างช่องไอออนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.35 ถึง 0.8 นาโนเมตรซึ่งไอออนสามารถผ่านได้ ช่องมีความเชี่ยวชาญเฉพาะของตนเอง โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบเกี่ยวข้องกับการขนส่งเชิงรุกและการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก
โปรตีนส่วนปลายที่ด้านในของเมมเบรนมีลักษณะเฉพาะด้วยการทำงานของเอนไซม์ ข้างใน - แอนติเจน (แอนติบอดี) และการทำงานของตัวรับ
โซ่คาร์บอนสามารถเกาะกับโมเลกุลของโปรตีนแล้วเกิดเป็น ไกลโคโปรตีน. หรือสำหรับลิพิดแล้วจะเรียกว่าไกลโคลิปิด
หน้าที่หลักเยื่อหุ้มเซลล์จะเป็น:
1. ฟังก์ชันกั้น
2. การถ่ายโอนสารแบบพาสซีฟและแอคทีฟ
3. ฟังก์ชั่นการเผาผลาญ (เนื่องจากมีระบบเอนไซม์อยู่ในตัว)
4. เมมเบรนมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างศักย์ไฟฟ้าขณะพักและเมื่อถูกกระตุ้น - กระแสไฟกระทำ
5. ฟังก์ชันตัวรับ
6. ภูมิคุ้มกัน (เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของแอนติเจนและการผลิตแอนติบอดี)
7. จัดให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์และการยับยั้งการติดต่อ
เมื่อสัมผัสกับเซลล์ที่เป็นเนื้อเดียวกันจะเกิดการยับยั้งการแบ่งตัวของเซลล์ หน้าที่นี้จะหายไปในเซลล์มะเร็ง นอกจากนี้ เซลล์มะเร็งไม่ได้สัมผัสกับเซลล์ของตัวเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลล์อื่นๆ ที่ติดเชื้อด้วย
ฟังก์ชั่นการซึมผ่านของเมมเบรน ขนส่ง.
การขนส่งสารผ่านเยื่อบาง ๆ อาจเป็นแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ
การถ่ายโอนแบบพาสซีฟสารจะไหลผ่านเมมเบรนโดยไม่ใช้พลังงานเมื่อมีเกรเดียนต์ (ความแตกต่างในความเข้มข้นของสาร ความแตกต่างในการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า เมื่อมีแรงดันไล่ระดับและการไล่ระดับออสโมติก) ในกรณีนี้ การขนส่งแบบพาสซีฟจะดำเนินการโดยใช้:
การแพร่กระจาย
การกรอง จะดำเนินการในกรณีที่มีความแตกต่างของความดันอุทกสถิต
ออสโมซิส ในระหว่างการออสโมซิส ตัวทำละลายจะเคลื่อนที่ กล่าวคือ น้ำจากสารละลายบริสุทธิ์จะผ่านเข้าไปในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่า
ในทุกกรณี ไม่เปลืองพลังงาน. สารผ่านรูพรุนที่มีอยู่ในเมมเบรน
มีรูพรุนที่มีการนำไฟฟ้าช้าในเมมเบรน แต่มีรูพรุนจำนวนไม่มากในเมมเบรน ช่องทางส่วนใหญ่ในเมมเบรนยังมีกลไกประตูในโครงสร้างที่ปิดกั้นช่อง แชนเนลเหล่านี้สามารถควบคุมได้สองวิธี: ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของประจุ ในอีกกรณีหนึ่ง ประตูในช่องเปิดเมื่อ สารเคมี(คีโม excitable หรือลิแกนด์ขึ้นอยู่กับ).
โอนที่ใช้งานอยู่สารทั่วเมมเบรนสัมพันธ์กับการขนส่งสารต้านการไล่ระดับ
สำหรับการขนส่งแบบแอคทีฟ โปรตีนหนึ่งชนิดถูกใช้ซึ่งมีหน้าที่ของเอนไซม์ ATP ถูกใช้เป็นพลังงาน โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบมีกลไกพิเศษ (โปรตีน) ที่กระตุ้นเมื่อความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้นนอกเซลล์ หรือเมื่อภายในลดลง
กระแสน้ำพักผ่อน
ศักยภาพของเมมเบรน เมมเบรนมีประจุบวกที่ด้านนอกและมีประจุลบที่ด้านใน 70-80 มิลลิโวลต์
กระแสไฟฟ้าขัดข้องคือความแตกต่างของประจุระหว่างส่วนที่ไม่เสียหายและส่วนที่เสียหาย. ความเสียหายมีประจุลบ สัมพันธ์กับทั้งหมด
กระแสเมตาบอลิซึมคือความต่างศักย์เนื่องจากความเข้มข้นของกระบวนการเมตาบอลิซึมที่ไม่เท่ากัน
ที่มาของศักย์เมมเบรนอธิบายไว้เป็น ทฤษฎีเมมเบรนไอออนซึ่งคำนึงถึงการซึมผ่านที่ไม่เท่ากันของเมมเบรนสำหรับไอออนและองค์ประกอบที่แตกต่างกันของไอออนในของเหลวภายในเซลล์และระหว่างเซลล์ เป็นที่ยอมรับแล้วว่าของเหลวในเซลล์และของเหลวระหว่างเซลล์มีปริมาณไอออนบวกและลบเท่ากัน แต่องค์ประกอบต่างกัน ของเหลวภายนอก: Na + , Cl - ของเหลวภายใน: K + , A - (แอนไอออนอินทรีย์)
ส่วนที่เหลือ เมมเบรนสามารถซึมเข้าสู่ไอออนได้หลายวิธี โพแทสเซียมมีการซึมผ่านสูงสุด รองลงมาคือโซเดียมและคลอรีน เมมเบรนไม่สามารถซึมผ่านแอนไอออนอินทรีย์ได้
เนื่องจากการซึมผ่านของโพแทสเซียมไอออนที่เพิ่มขึ้นทำให้พวกมันออกจากเซลล์ ส่งผลให้องค์กรสะสมอยู่ภายใน แอนไอออน เป็นผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น (ศักยภาพการแพร่กระจายของโพแทสเซียม) ซึ่งจะคงอยู่ตราบเท่าที่สามารถออกได้
ศักยภาพโพแทสเซียมที่คำนวณได้คือ -90 mV และศักยภาพในทางปฏิบัติคือ -70 mV นี่แสดงให้เห็นว่าไอออนอีกตัวหนึ่งมีส่วนร่วมในการสร้างศักยภาพเช่นกัน
เพื่อให้มีศักยภาพในเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ต้องทำงาน เพราะการเคลื่อนที่ของโพแทสเซียมไอออนออกจากเซลล์ และโซเดียมเข้าไปในเซลล์ จะนำไปสู่การละเมิดสัญญาณ เมมเบรนมีโพลาไรซ์ ภายนอกประจุจะเป็นบวกและภายนอกเป็นลบ
สถานะ ค่าไฟฟ้าเมมเบรน
พลิกกลับหรือหักเห - เปลี่ยนเครื่องหมายการชาร์จ. กลับไปที่ค่าใช้จ่ายเดิม - การทำซ้ำ
กระแสน้ำที่น่าตื่นเต้น.
เมื่อสิ่งเร้ากระทำบนเมมเบรน จะเกิดการกระตุ้นระยะสั้นขึ้น กระบวนการกระตุ้นจะเกิดขึ้นเฉพาะที่และแพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นจึงเกิดการสลับขั้ว ขณะที่แรงกระตุ้นเคลื่อนที่ ส่วนใหม่ของเมมเบรนจะสลับขั้ว และอื่นๆ กระแสไฟกระทำเป็นกระแสสองเฟส
ในแต่ละช่วงของกระแสของการกระทำ การตอบสนองในพื้นที่สามารถแยกแยะได้ ซึ่งจะถูกแทนที่ด้วยศักยภาพสูงสุด และหลังจากศักยภาพสูงสุดก็จะมีศักยภาพในการติดตามผลเชิงลบและบวก เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของสิ่งเร้า เพื่ออธิบายกระแสของการดำเนินการจึงถูกเสนอ ทฤษฎีเมมเบรนมอน(ฮอดจ์, ฮักซ์ลีย์, แคทซ์). พวกเขาแสดงให้เห็นว่า ศักยภาพในการดำเนินการมากกว่าศักยภาพในการพักผ่อน. เมื่อสิ่งเร้ากระทำบนเมมเบรน ประจุจะเปลี่ยนไปที่เมมเบรน (ขั้วบางส่วน) และทำให้ช่องโซเดียมเปิดออก โซเดียมแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ ค่อยๆ ลดประจุบนเมมเบรน แต่ศักยภาพในการดำเนินการจะไม่เกิดขึ้นระหว่างการกระทำใด ๆ แต่เฉพาะที่ค่าวิกฤต (เปลี่ยนแปลง 20-30 mV) - การสลับขั้วที่สำคัญ ในเวลาเดียวกัน ช่องโซเดียมเกือบทั้งหมดเปิด และในกรณีนี้ โซเดียมเริ่มที่จะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์เหมือนหิมะถล่ม เกิดการสลับขั้วอย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น แต่ยังคงไหลเข้าสู่เซลล์และชาร์จได้ถึง +40 ที่จุดสูงสุดของศักยภาพสูงสุด ประตู h ปิด ที่ค่าศักยภาพนี้ ประตูโพแทสเซียมจะเปิดขึ้นในเมมเบรน และเนื่องจาก Ka + มีขนาดใหญ่กว่าภายใน ดังนั้น Ka + จึงเริ่มออกจากเซลล์ และประจุจะเริ่มกลับสู่ค่าเดิม มันเร็วในตอนแรกแล้วช้าลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าศักย์ด้านลบ จากนั้นประจุจะถูกเรียกคืนเป็นค่าเดิมและหลังจากนั้นจะมีการบันทึกศักยภาพการติดตามที่เป็นบวกซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการซึมผ่านของโพแทสเซียมที่เพิ่มขึ้น เกิดสภาวะไฮเปอร์โพลาไรเซชันของเมมเบรน (ศักย์บวก) การเคลื่อนที่ของไอออนเป็นแบบพาสซีฟ สำหรับการกระตุ้นหนึ่งครั้งโซเดียมไอออน 20,000 ไอออนจะเข้าสู่เซลล์และโพแทสเซียม 20,000 ไอออนออกจากเซลล์
จำเป็นต้องมีกลไกการสูบน้ำเพื่อคืนความเข้มข้น โซเดียมไอออนบวก 3 ตัวถูกนำเข้ามา และโพแทสเซียมไอออน 2 ตัวจะออกมาระหว่างการขนส่งแบบแอคทีฟ
ความตื่นเต้นง่ายของเมมเบรนจะเปลี่ยนไปและด้วยเหตุนี้จึงมีศักยภาพในการดำเนินการ ในระหว่างการตอบสนองในท้องถิ่นจะเกิดการกระตุ้นเพิ่มขึ้นทีละน้อย ระหว่างการตอบสนองสูงสุด ความตื่นเต้นจะหายไป
ด้วยศักยภาพในการติดตามเชิงลบ ความตื่นเต้นง่ายจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง เนื่องจากเมมเบรนถูกแบ่งขั้วบางส่วนอีกครั้ง ในระยะของศักย์แสงบวก ความตื่นเต้นง่ายจะลดลง ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความตื่นเต้นง่ายจะลดลง
ความเร็วของกระบวนการกระตุ้น - lability. การวัดความสามารถ - จำนวนการกระตุ้นต่อหน่วยเวลา. เส้นใยประสาททำซ้ำจาก 500 ถึง 1,000 แรงกระตุ้นต่อวินาที เนื้อเยื่อต่าง ๆ มีความ lability ต่างกัน
2. ตัวรับการจำแนก: โดยการแปล (เมมเบรน, นิวเคลียร์) โดยกลไกของการพัฒนากระบวนการ (ไอโอโน- และเมตาบอทรอปิก) โดยความเร็วของการรับสัญญาณ (เร็ว, ช้า) ตามประเภทของสารที่รับรู้
การรับโดยเซลล์ของสัญญาณจากผู้ส่งสารหลักนั้นจัดทำโดยโปรตีนตัวรับพิเศษซึ่งผู้ส่งสารหลักคือลิแกนด์ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของตัวรับ โมเลกุลโปรตีนต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการ:
- มีการคัดเลือกลิแกนด์สูง
- จลนพลศาสตร์ของการจับลิแกนด์ควรอธิบายด้วยเส้นโค้งที่มีความอิ่มตัวซึ่งสอดคล้องกับสถานะของการทำงานของโมเลกุลของตัวรับทั้งหมดซึ่งจำนวนบนเมมเบรนมี จำกัด
- ตัวรับต้องมีความจำเพาะของเนื้อเยื่อซึ่งสะท้อนถึงการมีหรือไม่มีหน้าที่เหล่านี้ในเซลล์ของอวัยวะเป้าหมาย
- การจับลิแกนด์และผลของเซลล์ (สรีรวิทยา) จะต้องย้อนกลับได้ พารามิเตอร์ความสัมพันธ์ต้องสอดคล้องกับความเข้มข้นทางสรีรวิทยาของลิแกนด์
ตัวรับเซลล์แบ่งออกเป็นคลาสต่อไปนี้:
- เมมเบรน
- ตัวรับไทโรซีนไคเนส
- ตัวรับ G-protein ควบคู่
- ช่องไอออน
- ไซโตพลาสซึม
- นิวเคลียร์
ตัวรับเมมเบรนจะรับรู้โมเลกุลการส่งสัญญาณที่มีขนาดใหญ่ (เช่น อินซูลิน) หรือชอบน้ำ (เช่น อะดรีนาลีน) ที่ไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ได้ด้วยตัวเอง โมเลกุลส่งสัญญาณที่ไม่ชอบน้ำขนาดเล็ก (เช่น ไตรไอโอโดไทโรนีน ฮอร์โมนสเตียรอยด์ CO NO) สามารถเข้าสู่เซลล์ได้โดยการแพร่กระจาย ตัวรับฮอร์โมนดังกล่าวมักเป็นโปรตีนไซโตพลาสซึมหรือนิวเคลียสที่ละลายน้ำได้ หลังจากที่ลิแกนด์จับกับตัวรับ ข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์นี้จะถูกส่งต่อไปตามสายโซ่และนำไปสู่การก่อตัวของการตอบสนองของเซลล์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ
ตัวรับเมมเบรนสองคลาสหลักคือตัวรับเมตาบอทและตัวรับไอโอโนทรอปิก
ตัวรับไอโอโนโทรปิกเป็นช่องเมมเบรนที่เปิดหรือปิดเมื่อจับกับลิแกนด์ กระแสไอออนที่เป็นผลลัพธ์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความต่างศักย์ของเมมเบรนและเป็นผลให้ความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ และยังเปลี่ยนความเข้มข้นของไอออนภายในเซลล์ ซึ่งสามารถนำไปสู่การกระตุ้นระบบตัวกลางภายในเซลล์ในขั้นที่สอง ตัวรับไอโอโนโทรปิกที่ศึกษาอย่างเต็มที่มากที่สุดตัวหนึ่งคือรีเซพเตอร์ n-cholinergic
โครงสร้างของ G-protein ประกอบด้วยหน่วยสามประเภท (heterotrimeric) - αt / αi (สีน้ำเงิน), β (สีแดง) และ γ (สีเขียว)
ตัวรับเมตาโบทรอปิกเกี่ยวข้องกับระบบส่งข้อความภายในเซลล์ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเมื่อจับกับลิแกนด์ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เรียงกันเป็นชั้นๆ และท้ายที่สุด การเปลี่ยนแปลงในสถานะการทำงานของเซลล์ ตัวรับเมมเบรนประเภทหลัก:
ตัวรับที่เกี่ยวข้องกับโปรตีน G แบบเฮเทอโรไตรเมอร์ (ตัวอย่างเช่น ตัวรับวาโซเพรสซิน)
ตัวรับที่มีกิจกรรมไคเนสของไทโรซีนภายใน (เช่น ตัวรับอินซูลินหรือตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนัง)
รีเซพเตอร์ที่ควบคู่กับโปรตีน G คือโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่มีโดเมนทรานส์เมมเบรน 7 โดเมน, ปลาย N นอกเซลล์ และปลาย C ภายในเซลล์ ไซต์การจับลิแกนด์ตั้งอยู่บนลูปนอกเซลล์ และโดเมนการจับโปรตีน G อยู่ใกล้กับปลาย C ในไซโตพลาสซึม
การกระตุ้นรีเซพเตอร์ทำให้ α-subunit แยกออกจาก βγ-subunit complex และทำให้ถูกกระตุ้น หลังจากนั้นมันจะกระตุ้นหรือในทางกลับกันทำให้เอ็นไซม์ที่ผลิตสารตัวที่สองหยุดทำงาน
ตัวรับที่มีกิจกรรมไคเนสไทโรซีน phosphorylate ต่อมาโปรตีนภายในเซลล์ มักจะยังเป็นโปรตีนไคเนส และส่งสัญญาณไปยังเซลล์ โครงสร้างเป็นโปรตีนเมมเบรนที่มีโดเมนเมมเบรนเดียว ตามกฎแล้ว homodimers ซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์
3. ตัวรับ Ionotropic ตัวรับ metabotropic และพันธุ์ของพวกมัน ระบบไกล่เกลี่ยรองสำหรับการกระทำของตัวรับเมตาบอท (cAMP, cGMP, inositol-3-phosphate, diacylglycerol, Ca++ ไอออน)
ตัวรับสารสื่อประสาทจะอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ประสาทหรือเซลล์เป้าหมาย (เซลล์กล้ามเนื้อหรือต่อม) การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นสามารถเป็นได้ทั้งบนเยื่อหุ้มเซลล์โพสต์ไซแนปติกและพรีไซแนปติก บนเยื่อหุ้มเซลล์พรีไซแนปติก มักเรียกว่า autoreceptors ซึ่งควบคุมการปลดปล่อยตัวกลางเดียวกันจากจุดสิ้นสุดของพรีไซแนปติก แต่ยังมีเฮเทอโรออโตรีเซพเตอร์ที่ควบคุมการปลดปล่อยตัวกลางด้วย แต่ในตัวรับเหล่านี้ การปล่อยตัวกลางไกล่เกลี่ยจะถูกควบคุมโดยตัวกลางหรือตัวโมดูเลเตอร์อีกตัวหนึ่ง
ตัวรับส่วนใหญ่เป็นโปรตีนโอลิโกเมอร์ที่จับกับเมมเบรนซึ่งจับลิแกนด์ (สารสื่อประสาท) ที่มีความสัมพันธ์กันสูงและมีการคัดเลือกสูง อันเป็นผลมาจากการโต้ตอบนี้ น้ำตกของการเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์เปิดตัว รีเซพเตอร์มีลักษณะเฉพาะโดยสัมพรรคภาพสำหรับลิแกนด์ ปริมาณ ความอิ่มตัว และความสามารถในการแยกตัวของสารเชิงซ้อนรีเซพเตอร์-ลิแกนด์ พบว่าตัวรับบางตัวมีไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันในความสัมพันธ์ของลิแกนด์บางตัว ไอโซฟอร์มเหล่านี้สามารถอยู่ในเนื้อเยื่อเดียวกันได้
แกนด์คือสารที่เลือกโต้ตอบกับตัวรับที่กำหนด หากสารทางเภสัชวิทยากระตุ้นตัวรับนี้ แสดงว่าเป็นตัวเอกสำหรับสารนี้ และหากฤทธิ์ของมันลดลง แสดงว่าเป็นปฏิปักษ์
การผูกลิแกนด์กับตัวรับทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของตัวรับ เนื่องจากการที่ช่องไอออนเปิดออกหรือทำให้เกิดปฏิกิริยาแบบเรียงซ้อน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในเมแทบอลิซึม
มีตัวรับไอโอโนทรอปิกและเมตาบอทรอปิก
ตัวรับไอโอโนทรอปิก เนื่องจากการก่อตัวของศักย์ postsynaptic ช่องไอออนที่สอดคล้องกันจะเปิดขึ้นทันทีเมื่อมีการกระทำของผู้ไกล่เกลี่ยหรือผ่านการกระตุ้นของ G-protein ในกรณีนี้ ตัวรับเองจะสร้างช่องไอออนหรือเกี่ยวข้องกับมัน หลังจากการยึดติดของลิแกนด์และการกระตุ้นของตัวรับ ช่องทางสำหรับไอออนที่เกี่ยวข้องจะเปิดขึ้น เป็นผลให้เกิดศักย์โพสซินแนปติกบนเมมเบรน ตัวรับไอโอโนทรอปิกเป็นวิธีการส่งสัญญาณที่รวดเร็วและการก่อตัวของ PSP โดยไม่เปลี่ยนแปลงกระบวนการเผาผลาญในเซลล์
ตัวรับเมตาบอท นี่เป็นเส้นทางการส่งสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้น ในกรณีนี้ หลังจากจับลิแกนด์กับตัวรับแล้ว น้ำตกฟอสโฟรีเลชั่น-ดีฟอสโฟรีเลชันจะเปิดใช้งาน สิ่งนี้ทำโดยตรงหรือผ่านผู้ส่งสารที่สอง ตัวอย่างเช่น ผ่านไทโรซีนไคเนส หรือผ่านแคมป์ หรือ cGMP หรืออิโนซิทอลไตรฟอสเฟต หรือไดเอซิลกลีเซอรอล หรือโดยการเพิ่มแคลเซียมภายในเซลล์ ซึ่งส่งผลให้มีการกระตุ้นโปรตีนไคเนส ฟอสฟอรีเลชันส่วนใหญ่มักเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นโปรตีนไคเนสที่ขึ้นกับแคมป์หรือไดเอซิลกลีเซอรอล ผลกระทบเหล่านี้จะพัฒนาช้ากว่าและยาวนานกว่า
ความสัมพันธ์ของตัวรับกับสารสื่อประสาทที่สอดคล้องกันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในลักษณะเดียวกับฮอร์โมน ตัวอย่างเช่น เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงแบบ allosteric ในตัวรับหรือกลไกอื่นๆ ดังนั้นตัวรับจึงเรียกว่าโครงสร้างเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงได้ง่าย ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนตัวรับสามารถโต้ตอบกับโปรตีนเมมเบรนอื่นๆ สารสื่อประสาท เช่น สารสื่อประสาท อาจส่งผลต่อจำนวนและความไวของตัวรับ อยู่นาน ปริมาณมากสารสื่อประสาทหรือสารสื่อประสาทสามารถลดความไวของพวกมันได้ (การปรับลด) และการขาดลิแกนด์สามารถเพิ่มความไวของพวกมันได้ (การปรับขึ้น)
4. ช่องไอออนโครงสร้าง การจำแนกประเภทของช่องไอออน ช่องโซเดียมและโพแทสเซียม
โครงสร้างและหน้าที่ของช่องไอออน Ions Na + , K + , Ca 2+ , Cl - เจาะเข้าไปในเซลล์และออกจากช่องพิเศษที่เต็มไปด้วยของเหลว ขนาดของช่องสัญญาณค่อนข้างเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5–0.7 นาโนเมตร) การคำนวณแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ทั้งหมดของช่องสัญญาณมีส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของพื้นผิวเยื่อหุ้มเซลล์
ศึกษาหน้าที่ของช่องไอออนด้วยวิธีต่างๆ วิธีที่ใช้กันมากที่สุดคือวิธีแคลมป์แรงดันหรือ "แคลมป์แรงดัน" (รูปที่ 2.2) สาระสำคัญของวิธีการอยู่ในความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือพิเศษ ระบบอิเล็กทรอนิกส์ในระหว่างการทดลอง ศักยภาพของเมมเบรนจะเปลี่ยนแปลงและคงที่ที่ระดับหนึ่ง ในกรณีนี้ จะวัดขนาดของกระแสไอออนที่ไหลผ่านเมมเบรน หากความต่างศักย์คงที่ ตามกฎของโอห์ม ขนาดของกระแสจะเป็นสัดส่วนกับค่าการนำไฟฟ้าของช่องไอออน ในการตอบสนองต่อการสลับขั้วแบบเป็นขั้น ช่องบางช่องเปิดขึ้น ไอออนที่เกี่ยวข้องจะเข้าสู่เซลล์ตามไล่ระดับไฟฟ้าเคมี กล่าวคือ กระแสไอออนจะเกิดขึ้นซึ่งทำให้เซลล์เกิดการสลับขั้ว การเปลี่ยนแปลงนี้บันทึกโดยใช้แอมพลิฟายเออร์ควบคุมและกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านเมมเบรนซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามไปยังกระแสไอออนของเมมเบรน ในกรณีนี้ ความต่างศักย์ของเมมเบรนจะไม่เปลี่ยนแปลง การใช้วิธีการจับยึดที่มีศักยภาพและตัวบล็อกช่องไอออนจำเพาะทำให้เกิดการค้นพบช่องไอออนประเภทต่างๆ ในเยื่อหุ้มเซลล์
ปัจจุบันมีการติดตั้งช่องสัญญาณหลายประเภทสำหรับไอออนต่างๆ (ตารางที่ 2.1) บางตัวมีความเฉพาะเจาะจงมาก นอกเหนือจากไอออนหลักแล้วยังสามารถปล่อยให้ไอออนอื่นผ่านได้
การศึกษาการทำงานของช่องสัญญาณแต่ละช่องเป็นไปได้โดยวิธีการตรึง "path-clamp" ในท้องถิ่น ข้าว. 2.3, ก). ไมโครอิเล็กโทรดแก้ว (ไมโครปิเปต) เติมด้วยน้ำเกลือ กดลงบนพื้นผิวเมมเบรนและสร้างสุญญากาศเล็กน้อย ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของเมมเบรนจะถูกดูดไปที่ไมโครอิเล็กโทรด หากช่องไอออนอยู่ในโซนดูด จะมีการบันทึกกิจกรรมของช่องสัญญาณเดียว ระบบการกระตุ้นและการลงทะเบียนกิจกรรมของช่องสัญญาณแตกต่างจากระบบตรึงแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย
ตาราง 2.1.ช่องไอออนที่สำคัญที่สุดและกระแสไอออนของเซลล์ที่กระตุ้นได้
ประเภทช่อง |
การทำงาน |
ตัวบล็อกช่อง |
|
โพแทสเซียม (ที่เหลือ) |
การพักผ่อนรุ่นที่มีศักยภาพ |
ฉัน K + (การรั่วไหล) |
|
โซเดียม |
การสร้างศักยภาพในการดำเนินการ |
||
แคลเซียม |
การสร้างศักยภาพที่ช้า |
D-600, เวราพามิล |
|
โพแทสเซียม (การแก้ไขล่าช้า) |
ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการโพลาไรเซชัน |
ฉันเค + (ล่าช้า) |
|
โพแทสเซียมแคลเซียมเปิดใช้งาน |
ข้อจำกัดของการสลับขั้วเนื่องจาก Ca 2+ ปัจจุบัน |
บันทึก. TEA - tetraethylammonium; TTX - เตโตรโดท็อกซิน
ส่วนนอกของคลองค่อนข้างเข้าถึงได้สำหรับการศึกษาการศึกษาส่วนในนั้นมีปัญหาอย่างมาก P. G. Kostyuk ได้พัฒนาวิธีการฟอกไตภายในเซลล์ซึ่งทำให้สามารถศึกษาการทำงานของโครงสร้างอินพุตและเอาต์พุตของช่องไอออนโดยไม่ต้องใช้ไมโครอิเล็กโทรด ปรากฎว่าส่วนของช่องไอออนที่เปิดออกสู่พื้นที่นอกเซลล์นั้นมีคุณสมบัติการทำงานของมันแตกต่างจากส่วนของช่องสัญญาณที่หันไปทางสภาพแวดล้อมภายในเซลล์
เป็นช่องไอออนที่มีคุณสมบัติที่สำคัญสองประการของเมมเบรน: การเลือกและการนำไฟฟ้า
หัวกะทิ, หรือ หัวกะทิ, ช่องสัญญาณถูกจัดเตรียมโดยโครงสร้างโปรตีนพิเศษ ช่องสัญญาณส่วนใหญ่ควบคุมด้วยไฟฟ้า กล่าวคือ ความสามารถในการนำไอออนขึ้นอยู่กับขนาดของศักยภาพของเมมเบรน ช่องมีลักษณะการทำงานต่างกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างโปรตีนที่อยู่ที่ทางเข้าช่องและที่ทางออก (กลไกประตูที่เรียกว่า)
5. แนวคิดเรื่องความตื่นเต้นง่าย พารามิเตอร์ความตื่นเต้นง่ายของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ: เกณฑ์การระคายเคือง (rheobase), เวลาที่มีประโยชน์ (chronaxy) การพึ่งพาแรงกระตุ้นตามเวลาของการกระทำ (curve Goorweg-Weiss) วัสดุทนไฟ
ความตื่นเต้นง่าย- ความสามารถของเซลล์ในการตอบสนองต่อการกระตุ้นโดยการก่อตัวของ AP และปฏิกิริยาเฉพาะ
1) เฟสของการตอบสนองในท้องถิ่น - การสลับขั้วบางส่วนของเมมเบรน (การเข้าของ Na + เข้าไปในเซลล์) หากคุณใช้สิ่งเร้าเล็กน้อย การตอบสนองก็จะแข็งแกร่งขึ้น
การสลับขั้วในพื้นที่ - ระยะความสูงส่ง
2) ระยะของการหักเหสัมบูรณ์ - คุณสมบัติของเนื้อเยื่อที่กระตุ้นได้ไม่ก่อให้เกิด AP ภายใต้แรงกระตุ้นใด ๆ
3) ระยะของการหักเหของแสงสัมพัทธ์
4) ขั้นตอนของการเกิดซ้ำช้า - การระคายเคือง - การตอบสนองที่แข็งแกร่งอีกครั้ง
5) เฟสของไฮเปอร์โพลาไรเซชัน - ความตื่นเต้นง่ายน้อยกว่า (ไม่ปกติ) ตัวกระตุ้นต้องมีขนาดใหญ่
ความสามารถในการทำงาน- การประเมินความตื่นเต้นง่ายของเนื้อเยื่อผ่านจำนวน AP สูงสุดที่เป็นไปได้ต่อหน่วยเวลา
กฎของการกระตุ้น:
1) กฎแห่งแรง - ความแรงของแรงกระตุ้นจะต้องเป็นธรณีประตูหรือเหนือเกณฑ์ (ค่าต่ำสุดของแรงที่ทำให้เกิดการกระตุ้น) ยิ่งแรงกระตุ้นมากเท่าไหร่ แรงกระตุ้นก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น - สำหรับการเชื่อมโยงของเนื้อเยื่อ (ลำตัวของเส้นประสาท, กล้ามเนื้อ, ข้อยกเว้น - SMC)
2) กฎแห่งเวลา - แรงกระตุ้นที่ออกฤทธิ์นานต้องเพียงพอสำหรับการกระตุ้น
มีความสัมพันธ์แบบสัดส่วนผกผันระหว่างแรงและเวลาภายในขอบเขตระหว่างเวลาต่ำสุดและแรงต่ำสุด แรงขั้นต่ำ - รีโอเบส - คือแรงที่ทำให้เกิดการกระตุ้นและไม่ขึ้นอยู่กับระยะเวลา เวลาต่ำสุดเป็นเวลาที่มีประโยชน์ Chronaxia คือความตื่นตัวของเนื้อเยื่อเฉพาะเวลาที่เกิดการกระตุ้นเท่ากับสอง rheobas
ยิ่งมีแรงมากเท่าใด การตอบสนองต่อค่าใดค่าหนึ่งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ปัจจัยที่สร้าง MPP:
1) ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของโซเดียมและโพแทสเซียม
2) การซึมผ่านของโซเดียมและโพแทสเซียมที่แตกต่างกัน
3) การทำงานของปั๊ม Na-K (3 Na + คือเอาต์พุต, 2 K + จะถูกส่งกลับ)
ความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสิ่งเร้าและระยะเวลาของผลกระทบ ซึ่งจำเป็นสำหรับการตอบสนองขั้นต่ำของโครงสร้างที่มีชีวิต สามารถติดตามได้เป็นอย่างดีบนเส้นโค้งแรง-เวลา (เส้นโค้ง Goorweg-Weiss-Lapik) .
จากการวิเคราะห์เส้นโค้งนั้น ไม่ว่าแรงกระตุ้นจะแรงแค่ไหน หากระยะเวลาของการกระทำไม่เพียงพอ ก็จะไม่มีการตอบสนองใดๆ (ชี้ไปทางซ้ายของกิ่งจากน้อยไปหามากของไฮเพอร์โบลา) ปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกันนี้สังเกตได้จากการกระทำที่ยืดเยื้อของสิ่งเร้าระดับล่าง กระแสไฟต่ำสุด (หรือแรงดันไฟ) ที่อาจทำให้เกิดการกระตุ้นถูกเรียกโดย Lapik the rheobase (ส่วนของพิกัด OA) ช่วงเวลาที่เล็กที่สุดในระหว่างที่กระแสมีความแข็งแรงเท่ากับสองเท่าของ rheobase ทำให้เกิดการกระตุ้นในเนื้อเยื่อเรียกว่า chronaxia (ส่วน abscissa OF) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ระยะเวลาของการกระตุ้น Chronaxy มีหน่วยวัดเป็น δ (หนึ่งในพันของวินาที) ด้วยขนาดของ chronaxia เราสามารถตัดสินอัตราการเกิดการกระตุ้นในเนื้อเยื่อได้: ยิ่ง chronaxia มีขนาดเล็กเท่าใดการกระตุ้นก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ลำดับของเส้นประสาทและเส้นใยกล้ามเนื้อของมนุษย์มีค่าเท่ากับหนึ่งในพันและหนึ่งหมื่นของวินาที และลำดับของสิ่งที่เรียกว่าเนื้อเยื่อช้า เช่น เส้นใยกล้ามเนื้อของกระเพาะอาหารของกบ คือหนึ่งในร้อยของวินาที
คำจำกัดความของ chronaxy ของเนื้อเยื่อที่กระตุ้นได้นั้นแพร่หลายไม่เพียง แต่ในการทดลองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสรีรวิทยาของการกีฬาในคลินิกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยการวัดลำดับของกล้ามเนื้อนักประสาทวิทยาสามารถสร้างความเสียหายต่อเส้นประสาทของมอเตอร์ได้ ควรสังเกตว่าสิ่งเร้าสามารถค่อนข้างแข็งแกร่งมีระยะเวลาเกณฑ์ แต่อัตราการเพิ่มขึ้นในเวลาต่ำถึงค่าเกณฑ์การกระตุ้นจะไม่เกิดขึ้นในกรณีนี้ การปรับตัวของเนื้อเยื่อที่กระตุ้นได้เพื่อกระตุ้นการเติบโตอย่างช้าๆ เรียกว่าที่พัก ที่พักเกิดจากความจริงที่ว่าในระหว่างการเพิ่มความแรงของสิ่งเร้าการเปลี่ยนแปลงเชิงรุกมีเวลาในการพัฒนาเนื้อเยื่อที่เพิ่มเกณฑ์การระคายเคืองและป้องกันการพัฒนาของการกระตุ้น ดังนั้น อัตราการเพิ่มขึ้นของการกระตุ้นเมื่อเวลาผ่านไป หรือการไล่ระดับของการกระตุ้น จึงมีความจำเป็นสำหรับการเริ่มต้นของการกระตุ้น
กฎการไล่ระดับแรงกระตุ้น ปฏิกิริยาของการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าขึ้นอยู่กับระดับการกระตุ้น กล่าวคือ ขึ้นอยู่กับความเร่งด่วนหรือความชันของการเพิ่มขึ้นของสิ่งเร้าในเวลา: ยิ่งไล่ระดับการกระตุ้นสูงขึ้น การตอบสนองของสิ่งเร้าก็จะยิ่งแรงขึ้น (ถึงขีดจำกัดที่แน่นอน) รูปแบบ.
ดังนั้น กฎของการกระตุ้นสะท้อนถึงความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างสิ่งเร้าและโครงสร้างที่กระตุ้นได้ในระหว่างการโต้ตอบ สำหรับการกระตุ้นที่จะเกิดขึ้น สิ่งเร้าจะต้องมีความแข็งแกร่งของธรณีประตู มีระยะเวลาที่ธรณีประตู และมีอัตราการเพิ่มขึ้นของเวลาที่แน่นอน
6. ปั๊มไอออน (ATPases):K+- นา+-ซ้าย,Ca2+ (พลาสโมเลมาและซาร์โคพลาสมิกเรติคูลัม)ชม+- K+-ตัวแลกเปลี่ยน
ตามแนวคิดสมัยใหม่ เยื่อหุ้มชีวภาพประกอบด้วยปั๊มไอออนที่ทำงานเนื่องจากพลังงานอิสระของการไฮโดรไลซิสของ ATP ซึ่งเป็นระบบพิเศษของโปรตีนหนึ่ง (ขนส่ง ATPases)
ในปัจจุบัน เป็นที่ทราบกันดีว่าปั๊มอิเล็กโทรเจนิกอิออนสามประเภทที่ทำการถ่ายโอนไอออนผ่านเมมเบรน (รูปที่ 13)
การถ่ายโอนไอออนโดยการขนส่ง ATPases เกิดขึ้นเนื่องจากการผันของกระบวนการถ่ายโอนด้วยปฏิกิริยาเคมีเนื่องจากพลังงานของการเผาผลาญของเซลล์
ระหว่างการทำงานของ K + -Na + -ATPase เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของโมเลกุล ATP แต่ละโมเลกุล โพแทสเซียมไอออนสองตัวจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์และโซเดียมไอออนสามตัวจะถูกสูบออกจากเซลล์พร้อมกัน ดังนั้นความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของโพแทสเซียมไอออนในเซลล์และความเข้มข้นของโซเดียมที่ลดลงจึงถูกสร้างขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับสื่อระหว่างเซลล์ซึ่งมีความสำคัญทางสรีรวิทยาอย่างมาก
สัญญาณของ "ไบโอปั๊ม":
1. การเคลื่อนที่ต้านความลาดชันของศักย์ไฟฟ้าเคมี
2. การไหลของสสารสัมพันธ์กับการไฮโดรไลซิสของ ATP (หรือแหล่งพลังงานอื่นๆ)
3. ความไม่สมดุลของยานพาหนะขนส่ง
4. ปั๊มในหลอดทดลองสามารถไฮโดรไลซ์ ATP ได้เฉพาะเมื่อมีไอออนที่มีอยู่ในร่างกายเท่านั้น
5. เมื่อฝังปั๊มในสภาพแวดล้อมเทียม ก็สามารถรักษาหัวกะทิ
กลไกระดับโมเลกุลของการทำงานของไอออนิก ATPases ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม สามารถตรวจสอบขั้นตอนหลักของกระบวนการทางเอนไซม์ที่ซับซ้อนนี้ได้ ในกรณีของ K + -Na + -ATPase มีการถ่ายโอนไอออนเจ็ดขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสของ ATP
แผนภาพแสดงให้เห็นว่าขั้นตอนสำคัญของเอนไซม์คือ:
1) การก่อตัวของเอนไซม์เชิงซ้อนที่มี ATP บนพื้นผิวด้านในของเมมเบรน (ปฏิกิริยานี้ถูกกระตุ้นโดยแมกนีเซียมไอออน)
2) ผูกมัดโดยคอมเพล็กซ์ของโซเดียมไอออนสามตัว
3) phosphorylation ของเอนไซม์ที่มีการก่อตัวของอะดีโนซีนไดฟอสเฟต;
4) พลิก (flip-flop) ของเอนไซม์ภายในเมมเบรน;
5) ปฏิกิริยาของการแลกเปลี่ยนไอออนของโซเดียมสำหรับโพแทสเซียมที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรน
6) การหมุนเวียนย้อนกลับของเอนไซม์ที่ซับซ้อนด้วยการถ่ายโอนโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์
7) การกลับคืนสู่สภาพเดิมของเอนไซม์ด้วยการปล่อยโพแทสเซียมไอออนและอนินทรีย์ฟอสเฟต (P)
ดังนั้นสำหรับวัฏจักรที่สมบูรณ์จะมีการปล่อยโซเดียมไอออนสามตัวออกจากเซลล์ไซโตพลาสซึมอุดมไปด้วยโพแทสเซียมไอออนสองตัวและโมเลกุล ATP หนึ่งตัวจะถูกไฮโดรไลซ์
7. ศักยภาพของเมมเบรน ขนาด และแหล่งกำเนิด
มีการเสนอทฤษฎีมากมายเพื่ออธิบายที่มาของศักยภาพทางชีวภาพ ทฤษฎีเมมเบรนที่เสนอโดยนักวิจัยชาวเยอรมัน Bernstein (1902, 1912) ได้รับการพิสูจน์อย่างเต็มที่จากการทดลอง ในยุคปัจจุบัน ทฤษฎีนี้ได้รับการแก้ไขและพัฒนาโดยการทดลองโดย Hodgkin, Huxley, Katz (1949-1952)
เป็นที่ยอมรับว่าพื้นฐานของปรากฏการณ์ไบโออิเล็กทริกคือการกระจาย (ไม่สมมาตร) ของไอออนในไซโตพลาสซึมของเซลล์และสภาพแวดล้อมที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นโปรโตปลาสซึมของเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อจึงมีโพแทสเซียมไอออนมากกว่า 30-50 เท่า โซเดียมไอออนน้อยกว่า 8-10 เท่า และคลอไรด์ไอออนน้อยกว่าของเหลวนอกเซลล์ 50 เท่า นอกจากนี้ ไซโตพลาสซึมของเซลล์ยังมีประจุลบอินทรีย์ (สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีประจุลบ) ซึ่งไม่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์
ผู้เสนอทฤษฎีเมมเบรนเชื่อว่าสาเหตุหลักของความไม่สมดุลของไอออนิกคือการมีอยู่ของเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ
เยื่อหุ้มเซลล์เป็นชั้นไซโตพลาสซึมที่อัดแน่นซึ่งมีความหนาประมาณ 10 นาโนเมตร (100 A) การใช้วิธีการวิจัยด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำให้สามารถกำหนดโครงสร้างที่ละเอียดของเมมเบรนได้ (รูปที่ 55) เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลฟอสโฟลิปิดสองชั้น ซึ่งหุ้มด้านในด้วยชั้นของโมเลกุลโปรตีน และด้านนอกมีชั้นของโมเลกุล คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน- มิวโคโพลีแซ็กคาไรด์ เมมเบรนมีช่องพิเศษ - "รูขุมขน" ซึ่งน้ำและไอออนซึมเข้าสู่เซลล์ สันนิษฐานว่ามีช่องทางพิเศษสำหรับไอออนแต่ละตัว ในเรื่องนี้การซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับไอออนบางชนิดจะขึ้นอยู่กับขนาดของรูพรุนและเส้นผ่านศูนย์กลางของไอออนเอง
ในสภาวะที่เหลือทางสรีรวิทยาสัมพัทธ์เมมเบรนมีการซึมผ่านของโพแทสเซียมไอออนเพิ่มขึ้นในขณะที่การซึมผ่านของโซเดียมไอออนจะลดลงอย่างรวดเร็ว
ดังนั้นลักษณะเฉพาะของการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ตลอดจนขนาดของไอออนเองจึงเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แน่ใจได้ว่าการกระจายไอออนทั้งสองด้านของเยื่อหุ้มเซลล์ไม่สมมาตร ความไม่สมดุลของไอออนิกเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการเกิดขึ้นของศักยภาพการพักในขณะที่บทบาทนำคือการกระจายโพแทสเซียมไอออนที่ไม่สม่ำเสมอ
ฮอดจ์กินทำการทดลองคลาสสิกกับเส้นใยประสาทปลาหมึกยักษ์ ความเข้มข้นของโพแทสเซียมไอออนถูกทำให้เท่ากันภายในเส้นใยและในของเหลวโดยรอบ - ศักยภาพในการพักตัวหายไป หากเส้นใยเต็มไปด้วยสารละลายเกลือเทียม ซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายกับของเหลวภายในเซลล์ ระหว่างภายในและ ด้านนอกเมมเบรนถูกกำหนดให้มีความต่างศักย์ประมาณเท่ากับศักยภาพการพักของเส้นใยปกติ (50-80 mV)
กลไกของการกระทำ การก่อตัวของศักยภาพนั้นซับซ้อนกว่ามาก บทบาทหลักในการเกิดกระแสการกระทำเป็นของโซเดียมไอออน ภายใต้การกระทำของแรงกระตุ้นขีดจำกัด การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สำหรับโซเดียมไอออนจะเพิ่มขึ้น 500 เท่า และเกินความสามารถในการซึมผ่านของโพแทสเซียมไอออน 10-20 เท่า ในเรื่องนี้โซเดียมจะพุ่งเข้าไปในเซลล์เหมือนหิมะถล่มซึ่งนำไปสู่การเติมประจุของเยื่อหุ้มเซลล์ พื้นผิวด้านนอกมีประจุลบเมื่อเทียบกับชั้นใน มีการสลับขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์พร้อมกับการพลิกกลับของศักย์ของเมมเบรน การพลิกกลับศักย์ของเมมเบรนคือจำนวนมิลลิโวลต์ (mV) โดยที่ศักย์แอคชันมีมากกว่าศักยภาพในการพักผ่อน การฟื้นฟูระดับเริ่มต้นของศักย์เมมเบรน (repolarization) เกิดขึ้นเนื่องจากการลดลงอย่างรวดเร็วในการซึมผ่านของโซเดียม (การปิดใช้งาน) และการถ่ายโอนโซเดียมไอออนจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ไปยังสิ่งแวดล้อม
Hodgkin ยังจัดเตรียมหลักฐานสำหรับสมมติฐานศักยภาพในการออกฤทธิ์ของโซเดียม อันที่จริง หากศักย์ออกฤทธิ์มีลักษณะของโซเดียม การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของโซเดียมไอออน คุณสามารถเปลี่ยนค่าของศักย์ในการดำเนินการได้ ปรากฎว่าเมื่อเปลี่ยนน้ำทะเล 2/3 ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมปกติของแอกซอนปลาหมึกยักษ์ด้วยสารละลายไอโซโทนิกเดกซ์โทรสคือเมื่อเปลี่ยนความเข้มข้นของโซเดียมใน สิ่งแวดล้อมโดย 2/3 ศักยภาพในการดำเนินการจะลดลงครึ่งหนึ่ง
ดังนั้น การเกิดขึ้นของศักยภาพทางชีวภาพจึงเป็นหน้าที่ของเมมเบรนชีวภาพที่มีการซึมผ่านแบบคัดเลือก ขนาดของศักย์ที่เหลือและศักย์การกระทำถูกกำหนดโดยความไม่สมดุลของอิออนในระบบเซลล์และสภาพแวดล้อม
8. ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าในเนื้อเยื่อประสาทและกล้ามเนื้อในระหว่างการกระตุ้น ศักยภาพในการดำเนินการ ขนาด ระยะและระยะเวลา อัตราส่วนของเฟสของศักย์แอคชั่นต่อเฟสของความตื่นเต้นง่าย
เราได้แสดงให้เห็นแล้วข้างต้นว่าการกระตุ้นในเส้นใยประสาทและกล้ามเนื้อนั้นดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่แพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มผิว การส่งแรงกระตุ้นจากเส้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อนั้นขึ้นอยู่กับกลไกที่แตกต่างกัน เกิดขึ้นจากการปลดปล่อยปลายประสาทที่มีฤทธิ์สูง สารประกอบทางเคมี- สารสื่อประสาท ในไซแนปส์ของกล้ามเนื้อโครงร่าง ผู้ไกล่เกลี่ยดังกล่าวคือ acetylcholine (ACh)
ในไซแนปส์ของประสาทและกล้ามเนื้อมีองค์ประกอบโครงสร้างหลักสามประการ - เยื่อหุ้มเซลล์พรีไซแนปติก บนเส้นประสาท เยื่อหุ้มเซลล์โพสต์ซินแนปติก บนกล้ามเนื้อระหว่างพวกเขา - synaptic แหว่ง . รูปร่างของไซแนปส์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ส่วนที่เหลือ ACh จะบรรจุอยู่ในถุง synaptic ที่เรียกว่าแผ่นปลายของเส้นใยประสาท ไซโตพลาสซึมของเส้นใยที่มีถุงซิแนปติกลอยอยู่ในนั้นจะถูกแยกออกจากรอยแยก synaptic โดยเยื่อพรีไซแนปติก เมื่อเมมเบรนพรีซินแนปติกถูกสลับขั้ว ประจุและการซึมผ่านของมันจะเปลี่ยนไป ฟองอากาศจะเข้ามาใกล้เมมเบรนแล้วเทลงในช่องซิแนปติก ซึ่งมีความกว้างถึง 200-1,000 อังสตรอม ผู้ไกล่เกลี่ยเริ่มกระจายผ่านช่องว่างไปยังเมมเบรน Postsynaptic
เมมเบรน Postsynaptic ไม่ใช่อิเล็กโทรเจนิก แต่มีความไวสูงต่อตัวกลางเนื่องจากการมีอยู่ของตัวรับ cholinergic ที่เรียกว่า - กลุ่มทางชีวเคมีที่สามารถเลือกทำปฏิกิริยากับ ACh ได้ หลังไปถึงเยื่อ postsynaptic ใน 0.2-0.5 มิลลิวินาที (ที่เรียกว่า "ความล่าช้า synaptic") และเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ cholinergic ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการซึมผ่านของเมมเบรนของ Na ซึ่งนำไปสู่การขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ postsynaptic และการสร้างคลื่นขั้วซึ่งเรียกว่า ศักยภาพ postsynaptic กระตุ้น, (EPSP) ซึ่งมีค่าเกินกว่าเอกของส่วนอิเล็กโทรเจนิกของเมมเบรนเส้นใยกล้ามเนื้อที่อยู่ใกล้เคียง เป็นผลให้เกิด AP (ศักยภาพในการดำเนินการ) ซึ่งกระจายไปทั่วพื้นผิวทั้งหมดของเส้นใยกล้ามเนื้อจากนั้นทำให้เกิดการหดตัวเริ่มต้นกระบวนการที่เรียกว่า ส่วนต่อประสานระบบเครื่องกลไฟฟ้า (Kapling) ผู้ไกล่เกลี่ยในแหว่ง synaptic และบนเยื่อหุ้มเซลล์ postsynaptic ทำงานในช่วงเวลาสั้น ๆ เนื่องจากเอนไซม์ cholinesterase ถูกทำลายซึ่งเตรียมไซแนปส์เพื่อรับส่วนใหม่ของผู้ไกล่เกลี่ย นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของ ACh ที่ไม่ทำปฏิกิริยาสามารถกลับไปยังเส้นใยประสาทได้
ด้วยจังหวะการกระตุ้นที่ถี่มาก ศักยภาพของ postsynaptic สามารถสรุปได้ เนื่องจาก cholinesterase ไม่มีเวลาทำลาย ACh ที่ปล่อยออกมาในปลายประสาทอย่างสมบูรณ์ จากผลรวมนี้ เยื่อหุ้มเซลล์ Postsynaptic จะเกิดการสลับขั้วมากขึ้นเรื่อยๆ ในเวลาเดียวกัน ส่วนอิเล็กโทรเจนิกส์ที่อยู่ใกล้เคียงของเส้นใยกล้ามเนื้อจะเข้าสู่ภาวะหดหู่ คล้ายกับที่พัฒนาขึ้นในระหว่างการกระทำที่ยืดเยื้อของแคโทดกระแสตรง (ภาวะซึมเศร้า cathodic ของ Verigo)
การกระตุ้นในเนื้อเยื่อจะปรากฏในลักษณะของการทำงานที่เฉพาะเจาะจงสำหรับมัน (การกระตุ้นโดยเนื้อเยื่อประสาท, การหดตัวของกล้ามเนื้อ, การหลั่งของต่อม) และปฏิกิริยาที่ไม่เฉพาะเจาะจง (การสร้างศักยภาพของการกระทำ, การเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญ)
กระแสไฟกระทำ (PD และ PKP) - กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเส้นประสาท กล้ามเนื้อ และเซลล์พืชบางส่วนระหว่างบริเวณที่ตื่นเต้นและพักผ่อนที่อยู่ติดกัน เกิดจากการเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของไอออนของเมมเบรนและศักยภาพที่พัฒนาขึ้นในบริเวณที่ถูกกระตุ้น มีบทบาทสำคัญในการขยายพันธุ์ของศักยภาพในการดำเนินการตามเซลล์ (ไฟเบอร์) ศักยภาพในการดำเนินการคือการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อภายใต้การกระทำของธรณีประตูและตัวกระตุ้นเหนือระดับ ซึ่งมาพร้อมกับการเติมประจุของเยื่อหุ้มเซลล์
ภายใต้การกระทำของธรณีประตูหรือสิ่งเร้าเหนือกว่า การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สำหรับไอออนจะเปลี่ยนไปตามองศาที่แตกต่างกัน สำหรับไอออนของ Na จะเพิ่มขึ้น 400-500 เท่า และการไล่ระดับสีจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สำหรับไอออน K - 10-15 เท่า และการไล่ระดับสีจะค่อยๆ พัฒนาขึ้น เป็นผลให้การเคลื่อนที่ของ Na ไอออนเกิดขึ้นภายในเซลล์ K ไอออนจะเคลื่อนออกจากเซลล์ซึ่งนำไปสู่การเติมประจุของเยื่อหุ้มเซลล์ พื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนมีประจุลบ ในขณะที่พื้นผิวด้านในเป็นบวก การวัดที่แม่นยำแสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของศักย์ไฟฟ้ากระทำสูงกว่าค่าศักย์ไฟฟ้าพัก 30-50 mV
พีดีเฟส PD ประกอบด้วย 2 ขั้นตอน:
1. เฟสดีโพลาไรเซชัน สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของศักยภาพของเมมเบรน (การแยกขั้วของเมมเบรน) ประมาณ 110 mV ศักย์ของเมมเบรนเปลี่ยนจากระดับพัก (ประมาณ -70mV) เป็นค่าที่ใกล้เคียงกับศักย์สมดุล - ศักย์ไฟฟ้าที่กระแสขาเข้าใช้ค่าเป็นศูนย์ (ENa+ (ประมาณ 40mV))
2. เฟสของโพลาไรเซชัน ศักย์ของเมมเบรนจะถึงระดับพักอีกครั้ง (เมมเบรนรีโพลาไรซ์) หลังจากนั้นไฮเปอร์โพลาไรเซชันจะเกิดขึ้นที่ค่าประมาณ 10 mV น้อยกว่า (เป็นลบมากกว่า) กว่าศักย์พัก กล่าวคือ ประมาณ -80 mV
ระยะเวลาของศักยภาพในการดำเนินการในเส้นใยของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อโครงร่างแตกต่างกันไปภายใน 0.1 - 5 มิลลิวินาที ในขณะที่เฟสรีโพลาไรเซชันจะยาวกว่าเฟสการสลับขั้วเสมอ
อัตราส่วนของเฟสของศักยภาพในการดำเนินการและความตื่นเต้นง่าย ระดับของความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ขึ้นอยู่กับระยะ AP ในระยะการตอบสนองในพื้นที่ ความตื่นเต้นง่ายจะเพิ่มขึ้น ระยะของความตื่นเต้นง่ายนี้เรียกว่าการบวกแฝง ในระยะของการรีโพลาไรเซชัน AP เมื่อช่องโซเดียมทั้งหมดเปิดและโซเดียมไอออนพุ่งเข้าไปในเซลล์เหมือนหิมะถล่ม ไม่มีสิ่งเร้าแรงกล้าแม้แต่น้อยก็สามารถกระตุ้นกระบวนการนี้ได้ ดังนั้นเฟสของการสลับขั้วจึงสอดคล้องกับระยะการหักเหของแสงสัมบูรณ์ ระหว่างเฟสรีโพลาไรเซชัน ช่องโซเดียมจะปิดมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถเปิดใหม่ได้ภายใต้การกระทำของมาตรการกระตุ้นเหนือกว่า ซึ่งสอดคล้องกับระยะการหักเหของแสงสัมพัทธ์ ในระหว่างการเปลี่ยนขั้วตามรอย MP จะอยู่ในระดับวิกฤต ดังนั้นแม้แต่สิ่งเร้าก่อนถึงเกณฑ์ก็อาจทำให้เกิดการกระตุ้นเซลล์ได้ ดังนั้นในขณะนี้ความตื่นเต้นของเธอจึงเพิ่มขึ้น ระยะนี้เรียกว่าระยะตื่นตัวเหนือธรรมชาติ ในช่วงเวลาของการติดตามไฮเปอร์โพลาไรเซชัน MP จะสูงกว่าระดับเริ่มต้น เธออยู่ในช่วงของความตื่นเต้นที่ไม่ปกติ
9. โครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่างและการปกคลุมด้วยเส้น หน่วยมอเตอร์ คุณสมบัติทางสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อ คุณสมบัติในทารกแรกเกิด
การจำแนกตามหน้าที่ของกล้ามเนื้อ:
1. ลายขวาง
ก) โครงกระดูก - เซลล์หลายนิวเคลียส, ลายขวาง, นิวเคลียสใกล้กับ sarcolemma น้ำหนัก 40%
b) หัวใจ - เซลล์โมโนนิวเคลียร์ที่มีเส้นขวางขวาง, นิวเคลียสอยู่ตรงกลาง น้ำหนัก 0.5%
2. เรียบ - เซลล์นิวเคลียร์เดี่ยวไม่มีลายขวาง พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะอื่น น้ำหนักรวม 5-10%
คุณสมบัติทั่วไปของกล้ามเนื้อ
1) ความตื่นเต้นง่าย PP = - 90mV. ความกว้างของ PD = 120 mV - +30 mV การกลับเครื่องหมาย
2) การนำไฟฟ้า - ความสามารถในการนำ PD ตามเยื่อหุ้มเซลล์ (3-5 m/s) ให้การส่ง PD ไปยัง T-tubules และจากพวกมันไปยัง L-tubules เพื่อปลดปล่อยแคลเซียม
3) การหดตัว - ความสามารถในการย่นหรือพัฒนาความตึงเครียดเมื่อตื่นเต้น
4) ความยืดหยุ่น - ความสามารถในการกลับสู่ความยาวเดิม
การทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง:
1. การเคลื่อนไหวของร่างกายในอวกาศ
2. ส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่สัมพันธ์กัน
3. รักษาท่าทาง
4. การสร้างความร้อน
5. การเคลื่อนไหวของเลือดและน้ำเหลือง (ไดนามิก)
6. การมีส่วนร่วมในการช่วยหายใจ
7. การปกป้องอวัยวะภายใน
8. ปัจจัยต่อต้านความเครียด
ระดับการจัดระเบียบของกล้ามเนื้อโครงร่าง:
กล้ามเนื้อทั้งหมดล้อมรอบด้วย epimysium หลอดเลือดและเส้นประสาทเข้าหามัน มัดกล้ามเนื้อแยกไว้ด้วยเพอริมิเซียม กลุ่มเซลล์ (เส้นใยกล้ามเนื้อหรือซิมพลา) - หุ้มด้วยเอนโดมิเซียม เซลล์ประกอบด้วย myofibrils จาก myofilaments โปรตีนหลัก - actin, myosin, tropomyosin, troponin, แคลเซียม ATPase, creatine phosphokinase, โปรตีนโครงสร้าง
มอเตอร์ (มอเตอร์ หน่วยของนิวโรมอเตอร์) ถูกแยกออกจากกันในกล้ามเนื้อ - นี่คือการรวมกันของเซลล์ประสาทสั่งการ แอกซอน และเส้นใยกล้ามเนื้อที่ถูกกระตุ้นโดยแอกซอนนี้ เส้นใยกล้ามเนื้อเหล่านี้สามารถอยู่ในส่วนต่างๆ (มัด) ของกล้ามเนื้อได้
หน่วยมอเตอร์ (MU) เป็นหน่วยการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง ME รวมถึงเซลล์ประสาทสั่งการและกลุ่มของเส้นใยกล้ามเนื้อที่ถูกกระตุ้นโดยเซลล์ประสาทดังกล่าว
ประเภทของเส้นใยกล้ามเนื้อ:
1) เส้นใยฟาซิกช้าของประเภทออกซิเดชัน
2) เส้นใยฟาซิกที่รวดเร็วของประเภทออกซิเดชั่น (ประเภท 2a)
3) เส้นใยฟาซิกแบบเร็วของชนิดไกลโคไลติก (ชนิดที่ 2b)
4) โทนิคไฟเบอร์
กลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อ.
ก) เส้นใยกล้ามเนื้อเดียว
B) กล้ามเนื้อทั้งหมด
กล้ามเนื้อโครงร่างมีคุณสมบัติที่สำคัญดังต่อไปนี้:
1) ความตื่นเต้นง่าย - ความสามารถในการตอบสนองต่อการกระทำของสิ่งเร้าโดยการเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกและศักยภาพของเมมเบรน ภายใต้สภาวะธรรมชาติ สิ่งเร้านี้คือสารสื่อประสาทอะซิติลโคลีน
2) การนำ - ความสามารถในการดำเนินการตามและลึกเข้าไปในเส้นใยกล้ามเนื้อตามระบบ T;
3) การหดตัว - ความสามารถในการย่นหรือพัฒนาความตึงเครียดเมื่อตื่นเต้น
4) ความยืดหยุ่น - ความสามารถในการพัฒนาความเครียดเมื่อยืดออก
10. โหมดการหดตัวของกล้ามเนื้อ: isotonic และ isometric ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อแน่นอน การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุในความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ
ความหดเกร็งของกล้ามเนื้อโครงร่างมีลักษณะเป็นแรงหดตัวที่กล้ามเนื้อพัฒนาขึ้น (โดยปกติประมาณการ ความแข็งแรงทั่วไป ที่กล้ามเนื้อสามารถพัฒนาได้และ แน่นอน นั่นคือแรงต่อ 1 ซม. 2 ของหน้าตัด) ความยาวของการทำให้สั้นลง, ระดับความตึงของเส้นใยกล้ามเนื้อ, ความเร็วในการย่อและการพัฒนาของความตึงเครียด, ความเร็วในการผ่อนคลาย เนื่องจากพารามิเตอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยความยาวเริ่มต้นของเส้นใยกล้ามเนื้อและภาระของกล้ามเนื้อ การศึกษาความหดตัวของกล้ามเนื้อจึงดำเนินการในโหมดต่างๆ
การระคายเคืองของเส้นใยกล้ามเนื้อด้วยธรณีประตูเดียวหรือสิ่งเร้าเหนือธรณีทำให้เกิดการหดตัวครั้งเดียวซึ่งประกอบด้วยหลายช่วงเวลา (รูปที่ 2.23) ระยะแรก คือ ระยะเวลาแฝง คือผลรวมของความล่าช้าที่เกิดจากการกระตุ้นของเยื่อหุ้มเส้นใยของกล้ามเนื้อ การแพร่กระจายของ AP ตามระบบ T เข้าสู่เส้นใย การก่อตัวของอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต การเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์ และการเปิดใช้งานสะพานข้าม สำหรับกล้ามเนื้อกบซาร์โทเรียส ระยะเวลาแฝงอยู่ที่ประมาณ 2 มิลลิวินาที
ประการที่สองคือช่วงเวลาที่สั้นลงหรือการพัฒนาของความตึงเครียด ในกรณีของเส้นใยกล้ามเนื้อสั้นฟรีพวกเขาพูดถึง การหดตัวของไอโซโทนิก, ซึ่งความตึงเครียดไม่เปลี่ยนแปลง แต่มีเพียงความยาวของเส้นใยกล้ามเนื้อเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง หากเส้นใยของกล้ามเนื้อยึดแน่นทั้งสองข้างและไม่สามารถย่อให้สั้นลงได้อย่างอิสระ แสดงว่า โหมดภาพสามมิติ พูดอย่างเคร่งครัดภายใต้โหมดการหดตัวนี้ความยาวของเส้นใยกล้ามเนื้อจะไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่ขนาดของ sarcomeres เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเลื่อนของเส้นใยแอคตินและไมโอซินที่สัมพันธ์กัน ในกรณีนี้ ความเครียดที่เกิดขึ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังองค์ประกอบยืดหยุ่นที่อยู่ภายในเส้นใย คุณสมบัติยืดหยุ่นถูกครอบครองโดยสะพานข้ามของเส้นใยไมโอซิน, เส้นใยแอคติน, เพลท Z, เรติเคิลซาร์โคพลาสมิกที่อยู่ตามยาวและซาร์โคเลมมาของเส้นใยกล้ามเนื้อ
ในการทดลองกับกล้ามเนื้อที่แยกได้ การยืดขององค์ประกอบเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นจะถูกเปิดเผย ซึ่งความตึงเครียดที่พัฒนาขึ้นโดยสะพานขวางจะถูกส่งต่อ
ในร่างกายมนุษย์ในรูปแบบที่แยกได้จะไม่เกิดการหดตัวแบบไอโซโทนิกหรือไอโซเมตริก ตามกฎแล้วการพัฒนาของความตึงเครียดจะมาพร้อมกับความยาวของกล้ามเนื้อที่สั้นลง - การหดตัวของโหมด auxotonic
ช่วงที่สามคือช่วงผ่อนคลาย เมื่อความเข้มข้นของไอออน Ca 2+ ลดลงและหัวไมโอซินแยกออกจากเส้นใยแอคติน
เป็นที่เชื่อกันว่าสำหรับเส้นใยกล้ามเนื้อเดี่ยว แรงดันไฟฟ้าที่ซาร์โคเมียร์ใดๆ พัฒนาขึ้นจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าในซาร์โคเมียร์อื่นๆ เนื่องจาก sarcomeres เชื่อมต่อกันเป็นชุด อัตราที่เส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวจึงเป็นสัดส่วนกับจำนวนของ sarcomeres ดังนั้นด้วยการหดตัวเพียงครั้งเดียว อัตราการทำให้เส้นใยกล้ามเนื้อยาวสั้นลงจึงสูงกว่าเส้นใยที่สั้นกว่า ปริมาณของความพยายามที่พัฒนาขึ้นโดยเส้นใยของกล้ามเนื้อนั้นแปรผันตามจำนวน myofibrils ในเส้นใย ในระหว่างการฝึกกล้ามเนื้อ จำนวน myofibrils จะเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสารตั้งต้นทางสัณฐานวิทยาเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของการหดตัวของกล้ามเนื้อ ในเวลาเดียวกันจำนวนของไมโตคอนเดรียเพิ่มขึ้นซึ่งเพิ่มความทนทานของเส้นใยกล้ามเนื้อระหว่างการออกกำลังกาย
ในกล้ามเนื้อที่แยกออกมา ขนาดและความเร็วของการหดตัวครั้งเดียวถูกกำหนดโดยปัจจัยเพิ่มเติมหลายประการ ขนาดของการหดตัวครั้งเดียวจะพิจารณาจากจำนวนหน่วยมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวเป็นหลัก เนื่องจากกล้ามเนื้อประกอบด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อที่มีระดับความตื่นเต้นง่ายต่างกัน ขนาดของสิ่งเร้าและการตอบสนองจึงมีความสัมพันธ์กัน การเพิ่มแรงของการหดตัวนั้นเป็นไปได้ถึงขีด จำกัด หลังจากนั้นแอมพลิจูดของการหดตัวยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อแอมพลิจูดของการกระตุ้นเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ เส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมดที่ประกอบเป็นกล้ามเนื้อจะมีส่วนร่วมในการหดตัว
ความสำคัญของการมีส่วนร่วมของเส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมดในการหดตัวจะแสดงขึ้นเมื่อศึกษาการพึ่งพาอัตราการลดขนาดของโหลด
เมื่อใช้การกระตุ้นครั้งที่สองในช่วงระยะเวลาที่สั้นลงหรือการพัฒนาของความตึงเครียดของกล้ามเนื้อ ผลรวมของการหดตัวสองครั้งติดต่อกันจะเกิดขึ้นและการตอบสนองที่เป็นผลลัพธ์ในแอมพลิจูดจะสูงกว่าการกระตุ้นเพียงครั้งเดียวอย่างมีนัยสำคัญ ถ้าเส้นใยกล้ามเนื้อหรือกล้ามเนื้อถูกกระตุ้นด้วยความถี่ที่สิ่งกระตุ้นซ้ำจะเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาสั้นลงหรือการพัฒนาของความตึงเครียด ผลรวมของการหดตัวครั้งเดียวจะเกิดขึ้นและพัฒนา บาดทะยักเรียบ (รูปที่ 2.25, ข). บาดทะยักเป็นการหดตัวของกล้ามเนื้อที่แข็งแรงและเป็นเวลานาน เป็นที่เชื่อกันว่าปรากฏการณ์นี้ขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์ ซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาโต้ตอบระหว่างแอคตินและไมโอซินและการสร้างความแข็งแรงของกล้ามเนื้อโดยสะพานขวางเป็นเวลานาน ด้วยความถี่ของการกระตุ้นที่ลดลง ตัวแปรจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีการใช้สิ่งเร้าซ้ำๆ ในช่วงเวลาที่ผ่อนคลาย ในกรณีนี้ ผลรวมของการหดตัวของกล้ามเนื้อจะเกิดขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตาม จะสังเกตลักษณะการหดกลับบนเส้นโค้งของการหดตัวของกล้ามเนื้อ (รูปที่ 2.25, D) - ผลรวมที่ไม่สมบูรณ์หรือ บาดทะยักหยัก
สำหรับโรคบาดทะยัก ผลรวมของการหดตัวของกล้ามเนื้อจะเกิดขึ้น ในขณะที่ค่า PD ของเส้นใยกล้ามเนื้อจะไม่ถูกสรุป
ภายใต้สภาวะธรรมชาติ การหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่างเพียงครั้งเดียวจะไม่เกิดขึ้น การบวกเกิดขึ้นหรือ การซ้อน, การหดตัวของหน่วย neuromotor แต่ละตัว ในเวลาเดียวกัน แรงหดตัวสามารถเพิ่มขึ้นทั้งสองอันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในจำนวนของหน่วยมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการหดตัว และเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแรงกระตุ้นของโมโตนูรอน ในกรณีของการเพิ่มความถี่ของแรงกระตุ้น จะสังเกตผลรวมของการหดตัวของมอเตอร์แต่ละตัว
สาเหตุหนึ่งที่ทำให้แรงหดตัวในสภาพธรรมชาติเพิ่มขึ้นคือความถี่ของแรงกระตุ้นที่เกิดจากเซลล์ประสาทสั่งการ เหตุผลที่สองสำหรับสิ่งนี้คือการเพิ่มจำนวนของเซลล์ประสาทสั่งการที่กระตุ้นได้และการซิงโครไนซ์ความถี่ของการกระตุ้น การเพิ่มจำนวนของเซลล์ประสาทสั่งการสอดคล้องกับการเพิ่มจำนวนของหน่วยมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวและการเพิ่มขึ้นของระดับของการซิงโครไนซ์ของการกระตุ้นของพวกเขามีส่วนทำให้แอมพลิจูดเพิ่มขึ้นในระหว่างการทับซ้อนของการหดตัวสูงสุดที่พัฒนาโดย แต่ละหน่วยมอเตอร์แยกจากกัน
แรงบีบตัวของกล้ามเนื้อโครงร่างที่แยกออกมาต่างหาก สิ่งอื่นที่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับความยาวเริ่มต้นของกล้ามเนื้อ การยืดกล้ามเนื้อในระดับปานกลางนำไปสู่ความจริงที่ว่าแรงที่พัฒนาขึ้นนั้นเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับแรงที่กล้ามเนื้อไม่ยืดออก มีผลรวมของความตึงเครียดแบบพาสซีฟเนื่องจากการมีส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นของกล้ามเนื้อและการหดตัวแบบแอคทีฟ แรงหดตัวสูงสุดทำได้ด้วยขนาดซาร์โคเมียร์ 2-2.2 ไมครอน (รูปที่ 2.26) การเพิ่มความยาวของ sarcomere ทำให้แรงหดตัวลดลงเนื่องจากพื้นที่ของการทับซ้อนกันของเส้นใยแอคตินและไมโอซินลดลง ด้วยความยาวซาร์โคเมียร์ 2.9 µm กล้ามเนื้อสามารถพัฒนากำลังสูงสุดได้เพียง 50%
ภายใต้สภาวะธรรมชาติ แรงหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่างในระหว่างการยืดกล้ามเนื้อ เช่น ระหว่างการนวด จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทำงานของสารกัมมันตภาพรังสี
ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อสัมบูรณ์คืออัตราส่วนของความแข็งแรงของกล้ามเนื้อสูงสุดต่อเส้นผ่านศูนย์กลางทางสรีรวิทยา กล่าวคือ โหลดสูงสุดที่กล้ามเนื้อยกขึ้นหารด้วยพื้นที่ทั้งหมดของเส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมด ความแรงของการหดตัวไม่คงที่ตลอดชีวิต ผลของกิจกรรมที่ยืดเยื้อทำให้ประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อโครงร่างลดลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความเหนื่อยล้า ในเวลาเดียวกัน ความแรงของการหดตัวจะลดลง ระยะเวลาแฝงของการหดตัวและระยะเวลาของการผ่อนคลายเพิ่มขึ้น
11. การหดตัวของกล้ามเนื้อเดี่ยวระยะของมัน ขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลงในความตื่นเต้นง่ายของกล้ามเนื้อ คุณสมบัติของการหดตัวครั้งเดียวในทารกแรกเกิด
การระคายเคืองของกล้ามเนื้อหรือเส้นประสาทสั่งการซึ่งกระตุ้นเส้นประสาทด้วยการกระตุ้นเพียงครั้งเดียวทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อชิ้นเดียว มันแยกความแตกต่างสองขั้นตอนหลัก: ระยะหดตัวและระยะผ่อนคลาย การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อเริ่มต้นขึ้นแล้วระหว่างกิ่งจากน้อยไปมากของ AP ระยะเวลาของการหดตัวในแต่ละจุดของเส้นใยกล้ามเนื้อนั้นมากกว่าระยะเวลาของ AP หลายสิบเท่า ดังนั้นจึงมีช่วงเวลาที่ AP เคลื่อนผ่านเส้นใยทั้งหมดและสิ้นสุดลง ในขณะที่คลื่นการหดตัวได้ปกคลุมเส้นใยทั้งหมดและยังคงสั้นลงต่อไป ซึ่งสอดคล้องกับช่วงเวลาที่เส้นใยกล้ามเนื้อสั้นลงหรือตึงเครียดสูงสุด
การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละเส้นในระหว่างการหดตัวครั้งเดียวเป็นไปตามกฎหมาย " ทั้งหมดหรือไม่มีอะไร" ซึ่งหมายความว่าการหดตัวที่เกิดขึ้นทั้งกับการกระตุ้นธรณีประตูและเหนือระดับมีแอมพลิจูดสูงสุด ขนาดของการหดตัวครั้งเดียวของกล้ามเนื้อทั้งหมดขึ้นอยู่กับความแรงของการระคายเคือง ด้วยการกระตุ้นธรณีประตูการหดตัวนั้นแทบจะสังเกตไม่เห็น แต่ด้วยความแรงของการระคายเคืองเพิ่มขึ้นจนกว่าจะถึงความสูงหลังจากนั้นก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (หดตัวสูงสุด) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าความตื่นเต้นง่ายของเส้นใยกล้ามเนื้อแต่ละอันไม่เหมือนกันและด้วยเหตุนี้ มีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ตื่นเต้นด้วยการระคายเคืองเล็กน้อย ที่การหดตัวสูงสุด พวกเขาทั้งหมดตื่นเต้น ความเร็วของคลื่นของการหดตัวของกล้ามเนื้อจะเท่ากันกับความเร็วของการขยายพันธุ์ของ AP ในกล้ามเนื้อลูกหนูของไหล่คือ 3.5- 5.0 ม./วินาที
การหดตัวครั้งเดียว - การหดตัวโดยการกระตุ้นหนึ่งครั้ง. ประกอบด้วยระยะแฝง ระยะหดตัว และระยะผ่อนคลาย ในช่วงเวลาแฝงจะเกิดเฟสวัสดุทนไฟ แต่แล้วในช่วงเริ่มต้นของระยะย่อก็ได้รับการฟื้นฟู
12. ผลรวมของการหดตัวของกล้ามเนื้อ การหดตัวของบาดทะยัก
ในการทดลอง หากเส้นใยของกล้ามเนื้อแต่ละเส้นหรือกล้ามเนื้อทั้งหมดได้รับผลกระทบจากสิ่งเร้าเดี่ยวที่รุนแรงสองครั้ง การหดตัวที่เกิดขึ้นจะมีแอมพลิจูดมากกว่าการหดตัวสูงสุดครั้งเดียว ผลกระทบจากการหดตัวที่เกิดจากการระคายเคืองครั้งแรกและครั้งที่สองดูเหมือนจะเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลรวมของการหดตัว สำหรับผลรวมที่จะเกิดขึ้น จำเป็นที่ช่วงเวลาระหว่างสิ่งเร้าต้องมีระยะเวลาหนึ่ง - ต้องนานกว่าระยะเวลาทนไฟ แต่สั้นกว่าระยะเวลาทั้งหมดของการหดตัวเพียงครั้งเดียว เพื่อให้สิ่งเร้าที่สองกระทำกับกล้ามเนื้อก่อนที่จะมี เวลาพักผ่อน ในกรณีนี้ เป็นไปได้สองกรณี หากการกระตุ้นครั้งที่สองมาถึงเมื่อกล้ามเนื้อเริ่มคลายตัวแล้ว บนเส้นโค้ง myographic ส่วนบนของการหดตัวครั้งที่สองจะถูกแยกออกจากครั้งแรกด้วยความกดอากาศต่ำ หากการระคายเคืองครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อการหดตัวครั้งแรกยังไม่ถึงจุดสูงสุด การหดตัวครั้งที่สองจะรวมเข้ากับการหดตัวครั้งแรกเพื่อสร้างยอดรวมเดียว ทั้งที่มีการบวกเต็มและไม่สมบูรณ์ PD จะไม่ถูกสรุป การหดตัวโดยรวมเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าเป็นจังหวะเรียกว่าบาดทะยัก ฟันเลื่อยและเรียบขึ้นอยู่กับความถี่ของการระคายเคือง
สาเหตุของการหดตัวของบาดทะยักอยู่ในการสะสมของ Ca ++ ไอออนในพื้นที่ interfibrillar สูงถึงความเข้มข้น 5 * 10 6 mM / l หลังจากถึงค่านี้ การสะสมของ Ca++ เพิ่มเติมจะไม่ทำให้แอมพลิจูดของบาดทะยักเพิ่มขึ้น
หลังจากสิ้นสุดการระคายเคืองบาดทะยัก เส้นใยจะไม่คลายตัวในตอนแรก และความยาวเดิมจะกลับคืนมาหลังจากผ่านไประยะหนึ่งเท่านั้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า post-tetanic หรือ residual contracture เธอเชื่อมต่อกับมัน ที่ต้องใช้เวลามากขึ้นในการกำจัด Ca ++ ทั้งหมดออกจากพื้นที่ interfibrillar ซึ่งไปถึงที่นั่นด้วยสิ่งเร้าที่เป็นจังหวะและไม่มีเวลาที่จะถอน Ca ++ ออกจากถังเก็บน้ำของ sarcoplasmic reticulum โดยการทำงานของ Ca-pumps
หากหลังจากไปถึงบาดทะยักที่ราบรื่นความถี่ของการกระตุ้นเพิ่มขึ้นมากขึ้นจากนั้นกล้ามเนื้อที่ความถี่หนึ่งก็เริ่มคลายตัว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า มองโลกในแง่ร้าย . มันเกิดขึ้นเมื่อแรงกระตุ้นถัดไปแต่ละอันตกไปอยู่ในการหักเหของแสงจากแรงกระตุ้นก่อนหน้า
13. โครงสร้างพื้นฐานของ myofibrils โปรตีนหดตัว (แอกติน, ไมโอซิน) โปรตีนควบคุม (troponin, tropomyosin) ในโปรโตไฟบริลบาง ทฤษฎีการหดตัวของกล้ามเนื้อ
Myofibrils เป็นอุปกรณ์หดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในเส้นใยกล้ามเนื้อลาย myofibrils จะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ สลับกัน (แผ่นดิสก์) ที่มีคุณสมบัติทางแสงต่างกัน บางส่วนเหล่านี้เป็นแบบแอนไอโซทรอปิก กล่าวคือ มีการหักเหสองครั้ง ในแสงธรรมดาจะดูมืด แต่ในแสงโพลาไรซ์จะโปร่งใสในทิศทางตามยาวและทึบแสงในทิศทางตามขวาง พื้นที่อื่นเป็นแบบไอโซโทรปิก และปรากฏโปร่งใสในแสงธรรมดา ภูมิภาค Anisotropic แสดงด้วยตัวอักษร แต่, ไอโซโทรปิก - ฉัน.ตรงกลางของดิสก์ A มีแถบไฟ ชมและตรงกลางของดิสก์ฉันมีแถบสีเข้ม Zซึ่งเป็นเมมเบรนตามขวางบาง ๆ ผ่านรูขุมขนที่ myofibrils ผ่าน เนื่องจากการมีอยู่ของโครงสร้างรองรับดังกล่าว ดิสก์ที่มีค่าเดียวแบบขนานของ myofibrils แต่ละตัวภายในเส้นใยเดียวจึงไม่เคลื่อนที่สัมพันธ์กันในระหว่างการหดตัว
มีการพิสูจน์แล้วว่า myofibrils แต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 ไมครอนและประกอบด้วยโปรโตไฟบริลเฉลี่ย 2,500 ตัว ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ยืดยาวโดยโพลีเมอร์โปรตีนไมโอซินและแอคติน เส้นใยไมโอซิน (โปรโตไฟบริล) มีความหนาเป็นสองเท่าของเส้นใยแอคติน เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 อังสตรอม ในสภาวะพักตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ ฟิลาเมนต์จะอยู่ใน myofibril ในลักษณะที่เส้นใยแอคตินยาวบาง ๆ เข้าไปที่ปลายของพวกมันในช่องว่างระหว่างเส้นใยไมโอซินที่หนาและสั้นกว่า ในส่วนนี้ ด้ายหนาแต่ละเส้นล้อมรอบด้วยเส้นบาง 6 เส้น ด้วยเหตุนี้ดิสก์ฉันจึงประกอบด้วยเส้นใยแอคตินเท่านั้นและดิสก์ A ยังประกอบด้วยเส้นใยไมโอซินด้วย แถบแสง H เป็นโซนที่ปลอดจากเส้นใยแอคตินในช่วงที่อยู่เฉยๆ เมมเบรน Z ผ่านตรงกลางของแผ่นดิสก์ I ยึดเส้นใยแอคตินไว้ด้วยกัน
สะพานข้ามจำนวนมากบน myosin ยังเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของโครงสร้าง ultramicroscopic ของ myofibrils ในทางกลับกันมีสิ่งที่เรียกว่าศูนย์แอคทีฟบนเส้นใยแอคตินที่ส่วนที่เหลือปกคลุมเหมือนฝักที่มีโปรตีนพิเศษ - โทรโปนินและโทรโพมิโอซิน การหดตัวขึ้นอยู่กับการเลื่อนของเส้นใยแอคตินที่สัมพันธ์กับเส้นใยไมโอซิน การเลื่อนดังกล่าวเกิดจากการทำงานของสิ่งที่เรียกว่า "เกียร์เคมี" กล่าวคือ วัฏจักรที่เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ของการเปลี่ยนแปลงในสถานะของสะพานข้ามและการมีปฏิสัมพันธ์กับศูนย์แอคตินที่ใช้งานอยู่ ไอออน ATP และ Ca+ มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเหล่านี้
เมื่อเส้นใยกล้ามเนื้อหดตัว เส้นใยแอคตินและไมโอซินจะไม่สั้นลง แต่เริ่มเลื่อนเข้าหากัน: เส้นใยแอคตินจะเคลื่อนที่ระหว่างเส้นใยไมโอซิน อันเป็นผลมาจากความยาวของดิสก์ I สั้นลง และดิสก์ A รักษาขนาดของพวกเขาเข้าหากัน แถบ H เกือบจะหายไปเพราะ ปลายของแอคตินสัมผัสกันและแม้กระทั่งไปข้างหลังกัน
14. ความสัมพันธ์ของการกระตุ้นและการหดตัว (การมีเพศสัมพันธ์ด้วยไฟฟ้า) ในเส้นใยกล้ามเนื้อ บทบาทของแคลเซียมไอออน หน้าที่ของ sarcoplasmic reticulum
ในกล้ามเนื้อโครงร่าง ภายใต้สภาวะธรรมชาติ ตัวเริ่มการหดตัวของกล้ามเนื้อคือศักยภาพในการดำเนินการ ซึ่งจะแพร่กระจายไปตามการกระตุ้นตามเยื่อหุ้มผิวของเส้นใยกล้ามเนื้อ
หากปลายไมโครอิเล็กโทรดถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของเส้นใยกล้ามเนื้อในพื้นที่ของเมมเบรน Z จากนั้นเมื่อมีการใช้การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่อ่อนแอมากซึ่งทำให้เกิดการสลับขั้ว ดิสก์ I ทั้งสองด้านของไซต์กระตุ้นจะเริ่มขึ้น ให้สั้นลง ในกรณีนี้การกระตุ้นจะแพร่กระจายลึกเข้าไปในเส้นใยตามแนวเมมเบรน Z การระคายเคืองของส่วนอื่น ๆ ของเมมเบรนไม่ก่อให้เกิดผลกระทบดังกล่าว จากนี้ไป การสลับขั้วของเยื่อหุ้มพื้นผิวในบริเวณดิสก์ I ระหว่างการขยายพันธุ์ AP เป็นตัวกระตุ้นของกระบวนการหดตัว
การศึกษาเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าการเชื่อมโยงระหว่างกลางที่สำคัญระหว่างการสลับขั้วของเมมเบรนและการเริ่มหดตัวของกล้ามเนื้อคือการแทรกซึมของไอออน CA++ อิสระเข้าไปในช่องว่างระหว่างไฟบริลลาร์ ส่วนที่เหลือ Ca++ ส่วนใหญ่ในเส้นใยกล้ามเนื้อจะถูกเก็บไว้ใน sarcoplasmic reticulum
ในกลไกการหดตัวของกล้ามเนื้อส่วนนั้นของ reticulum มีบทบาทพิเศษซึ่งมีการแปลในพื้นที่ของเยื่อหุ้ม Z Triad (ระบบ T)ซึ่งแต่ละท่อประกอบด้วยท่อขวางบาง ๆ ที่ตั้งอยู่ตรงกลางบริเวณเมมเบรน Z ซึ่งไหลผ่านเส้นใย และถังเก็บน้ำด้านข้างของ sarcoplasmic reticulum สองช่องซึ่งมี Ca ++ ล้อมรอบอยู่ AP ที่แพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มผิวจะดำเนินการลึกเข้าไปในเส้นใยตามแนวขวางของท่อทั้งสาม จากนั้นแรงกระตุ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังถังเก็บน้ำ ทำให้เกิดการแยกขั้วของเมมเบรน และซึมเข้าสู่ CA++ ได้
มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่า มีความเข้มข้นวิกฤตของ Ca++ ไอออน ซึ่งการหดตัวของ myofibrils เริ่มต้นขึ้น มีค่าเท่ากับ 0.2-1.5*10 6 ไอออนต่อเส้นใย การเพิ่มความเข้มข้นของ Ca++ เป็น 5*10 6 ทำให้เกิดการลดลงสูงสุดแล้ว
การเริ่มมีอาการของกล้ามเนื้อหดเกร็งจะอยู่ที่ส่วนที่สามของข้อเข่า AP ที่พุ่งสูงขึ้น เมื่อค่าของมันถึงประมาณ 50 mV เป็นที่เชื่อกันว่าในระดับการสลับขั้วนี้ความเข้มข้นของ Ca++ จะกลายเป็นเกณฑ์สำหรับการเริ่มต้นของปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอคตินและไมโอซิน
กระบวนการรีลีส Ca++ จะหยุดหลังจากจุดพีค AP สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม การหดตัวยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกว่ากลไกที่รับรองการกลับมาของ Ca ++ ไปยังถังเก็บน้ำเรติคูลัมจะเริ่มดำเนินการ กลไกนี้เรียกว่า "ปั๊มแคลเซียม" ในการดำเนินงานใช้พลังงานที่ได้จากการสลาย ATP
ในพื้นที่ interfibrillar Ca++ ทำปฏิกิริยากับโปรตีนที่ปิดศูนย์กลางแอคตินฟิลาเมนต์ - โทรโปนินและโทรโพมิโอซิน ให้โอกาสสำหรับปฏิกิริยาของสะพานข้ามไมโอซินและเส้นใยแอคติน
ดังนั้น ลำดับของเหตุการณ์ที่นำไปสู่การหดตัวและการคลายตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อในปัจจุบันจึงมีดังต่อไปนี้
15. อาการเมื่อยล้าระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้อ สาเหตุของความเหนื่อยล้า แนวคิดของการพักผ่อนหย่อนใจ
ความเหนื่อยล้าเป็นการลดลงชั่วคราวในประสิทธิภาพของเซลล์ อวัยวะ หรือสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ซึ่งเกิดขึ้นจากการทำงานและหายไปหลังจากพักผ่อน
หากเป็นเวลานานที่กล้ามเนื้อที่แยกออกมาซึ่งโหลดเล็ก ๆ น้อย ๆ หงุดหงิดกับสิ่งเร้าไฟฟ้าเป็นจังหวะจากนั้นแอมพลิจูดของการหดตัวจะค่อยๆลดลงจนเหลือศูนย์ บันทึกเส้นโค้งความล้า พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดของการหดตัวระหว่างความเหนื่อยล้า ระยะเวลาแฝงของการหดตัวเพิ่มขึ้น ระยะเวลาของการผ่อนคลายกล้ามเนื้อจะยาวขึ้น และเกณฑ์การกระตุ้นเพิ่มขึ้น กล่าวคือ ความตื่นเต้นง่ายลดลง การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเหล่านี้จะไม่เกิดขึ้นทันทีหลังจากเริ่มทำงาน มีช่วงระยะเวลาหนึ่งที่แอมพลิจูดของการหดตัวเพิ่มขึ้นและความตื่นเต้นง่ายของกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะเดียวกันก็ยืดออกได้ง่าย ในกรณีเช่นนี้พวกเขาบอกว่ากล้ามเนื้อ "ทำงาน" นั่นคือ ปรับการทำงานในจังหวะที่กำหนดและความแรงของการระคายเคือง หลังจากช่วงเวลาของความสามารถในการทำงาน ระยะเวลาของประสิทธิภาพที่มั่นคงจะเริ่มต้นขึ้น เมื่อระคายเคืองเป็นเวลานานจะทำให้เส้นใยกล้ามเนื้อเกิดความล้า
ประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อที่แยกจากร่างกายลดลงในระหว่างการระคายเคืองเป็นเวลานานนั้นเกิดจากสาเหตุหลักสองประการ ประการแรกคือในระหว่างการหดตัว ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมจะสะสมอยู่ในกล้ามเนื้อ (กรดฟอสฟอริกซึ่งจับกับ Ca ++ กรดแลคติค ฯลฯ) ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้บางส่วน รวมทั้งไอออนของ Ca กระจายออกจากเส้นใยไปยังพื้นที่รอบเซลล์และมีผลกดขี่ต่อความสามารถของเมมเบรนที่กระตุ้นการสร้าง AP ดังนั้นหากกล้ามเนื้อที่แยกออกมาในของเหลวของ Ringer ปริมาณเล็กน้อยถูกทำให้อ่อนล้าอย่างสมบูรณ์ก็เพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนวิธีการล้างเพื่อฟื้นฟูการหดตัวของกล้ามเนื้อ
อีกเหตุผลหนึ่งสำหรับการพัฒนาความเหนื่อยล้าในกล้ามเนื้อที่แยกได้คือการสูญเสียพลังงานสำรองอย่างค่อยเป็นค่อยไป ด้วยการทำงานเป็นเวลานานเนื้อหาของไกลโคเจนในกล้ามเนื้อจะลดลงอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากกระบวนการของการสังเคราะห์ ATP และ CP ใหม่ซึ่งจำเป็นสำหรับการหดตัวถูกรบกวน
ควรสังเกตว่าภายใต้สภาวะธรรมชาติของการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตความล้าของอุปกรณ์ยนต์ในระหว่างการทำงานเป็นเวลานานจะพัฒนาไปในทางที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงกว่าในการทดลองด้วยกล้ามเนื้อแยก นี่เป็นเพราะไม่เพียงเพราะร่างกายได้รับเลือดอย่างต่อเนื่องและได้รับสารอาหารที่จำเป็นและถูกปล่อยออกมาจากผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม ความแตกต่างที่สำคัญคือในร่างกายแรงกระตุ้นจากเส้นประสาทมาที่กล้ามเนื้อ ไซแนปส์ของประสาทและกล้ามเนื้อจะเหนื่อยเร็วกว่าเส้นใยของกล้ามเนื้อ เนื่องจากการหมดลงอย่างรวดเร็วของผู้ไกล่เกลี่ยที่สะสม ทำให้เกิดการปิดกั้นการส่งแรงกระตุ้นจากเส้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อ ซึ่งป้องกันกล้ามเนื้อจากอาการอ่อนล้าที่เกิดจากการทำงานเป็นเวลานาน ในร่างกายทั้งหมด ศูนย์ประสาท (การติดต่อของเส้นประสาทและเส้นประสาท) จะเหนื่อยเร็วขึ้นในระหว่างการทำงาน
บทบาท ระบบประสาทในความเหนื่อยล้าของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้รับการพิสูจน์โดยการศึกษาความเหนื่อยล้าในการสะกดจิต (kettlebell-basket) ซึ่งสร้างผลกระทบต่อความเหนื่อยล้า " พักผ่อน" บทบาทของระบบประสาทขี้สงสาร (ปรากฏการณ์ Orbeli-Ginetsinsky) เป็นต้น
Ergography ใช้เพื่อศึกษาความล้าของกล้ามเนื้อในมนุษย์ รูปร่างของเส้นโค้งความล้าและปริมาณงานที่ทำจะแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคลและแม้แต่ในเรื่องเดียวกันภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน
16. ลักษณะทางสรีรวิทยาของกล้ามเนื้อเรียบ โทนสีพลาสติกของกล้ามเนื้อเรียบ
คุณสมบัติที่สำคัญของกล้ามเนื้อเรียบคือมีขนาดใหญ่ พลาสติก , เหล่านั้น. ความสามารถในการรักษาความยาวโดยการยืดตัวโดยไม่เปลี่ยนความเครียด ในทางกลับกัน กล้ามเนื้อโครงร่างจะสั้นลงทันทีหลังจากถอดโหลดออก กล้ามเนื้อเรียบยังคงยืดออกจนกระทั่งเกิดการหดตัวอย่างแข็งขันภายใต้อิทธิพลของการระคายเคืองบางอย่าง คุณสมบัติของปั้นเป็นพลาสติกมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกิจกรรมปกติของอวัยวะกลวง - ต้องขอบคุณความดันภายในอวัยวะกลวงจึงเปลี่ยนแปลงได้ค่อนข้างน้อยโดยมีระดับการเติมต่างกัน
กล้ามเนื้อเรียบมีหลายประเภท ในผนังของอวัยวะที่กลวงส่วนใหญ่มีเส้นใยกล้ามเนื้อยาว 50-200 ไมครอนและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-8 ไมครอนซึ่งอยู่ติดกันอย่างใกล้ชิดดังนั้นเมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ดูเหมือนว่าพวกมันมีลักษณะทางสัณฐานวิทยา การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่าพวกมันถูกแยกออกจากกันโดยช่องว่างระหว่างเซลล์ซึ่งมีความกว้างเท่ากับ 600-1500 อังสตรอม อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ กล้ามเนื้อเรียบทำหน้าที่เป็นเอนทิตีเดียว สิ่งนี้แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่า AP และคลื่นช้าของการดีโพลาไรเซชันแพร่กระจายอย่างอิสระจากเส้นใยหนึ่งไปยังอีกเส้นใยหนึ่ง
ในกล้ามเนื้อเรียบบางชนิด เช่น ในกล้ามเนื้อปรับเลนส์ของดวงตา หรือกล้ามเนื้อของม่านตา เส้นใยจะแยกจากกัน และแต่ละเส้นใยมีการปกคลุมด้วยเส้นเป็นของตัวเอง ในกล้ามเนื้อเรียบส่วนใหญ่ เส้นใยประสาทสั่งการจะอยู่บนเส้นใยจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น
ศักยภาพในการพักผ่อนของเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบที่มีการทำงานอัตโนมัติแสดงความผันผวนเล็กน้อยอย่างต่อเนื่อง ค่าของมันที่การกำหนดภายในเซลล์คือ 30-70 mV ศักยภาพในการพักผ่อนของเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบที่ไม่มีระบบอัตโนมัตินั้นเสถียรและเท่ากับ 60-70 mV ในทั้งสองกรณี ค่าของมันน้อยกว่าศักยภาพการพักของกล้ามเนื้อโครงร่าง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมมเบรนของเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบที่อยู่นิ่งนั้นมีลักษณะการซึมผ่านของไอออน Na ค่อนข้างสูง ศักยภาพในการดำเนินการของกล้ามเนื้อเรียบยังค่อนข้างต่ำกว่าในกล้ามเนื้อโครงร่าง เกินศักยภาพการพักไม่เกิน 10-20 mV
กลไกไอออนิกของการเกิด AP ในกล้ามเนื้อเรียบค่อนข้างแตกต่างจากในกล้ามเนื้อโครงร่าง มีการพิสูจน์แล้วว่าการสลับขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่ ซึ่งรองรับศักยภาพในการดำเนินการของกล้ามเนื้อเรียบจำนวนหนึ่ง มีความเกี่ยวข้องกับการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับไอออน Ca++ มากกว่า Na+
กล้ามเนื้อเรียบจำนวนมากมีลักษณะเป็นกิจกรรมที่เกิดขึ้นเองโดยอัตโนมัติ เป็นลักษณะการลดลงอย่างช้าๆในศักยภาพของเมมเบรนที่พักผ่อนซึ่งเมื่อถึงระดับหนึ่งจะมาพร้อมกับการโจมตีของ AP
ในเส้นใยประสาทและกล้ามเนื้อโครงร่าง การกระตุ้นจะแพร่กระจายผ่านกระแสไฟฟ้าในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นระหว่างส่วนที่แยกขั้วและส่วนที่อยู่ใกล้เคียงของเยื่อหุ้มเซลล์ กลไกเดียวกันนี้เป็นลักษณะของกล้ามเนื้อเรียบ อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับกล้ามเนื้อโครงร่าง ในกล้ามเนื้อเรียบ การกระทำที่อาจเกิดขึ้นจากเส้นใยหนึ่งเส้นสามารถแพร่กระจายไปยังเส้นใยที่อยู่ติดกันได้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในเมมเบรนของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบในบริเวณที่สัมผัสกับสิ่งใกล้เคียงนั้นมีความต้านทานค่อนข้างต่ำซึ่งกระแสลูปที่เกิดขึ้นในเส้นใยหนึ่งส่งผ่านไปยังเพื่อนบ้านได้อย่างง่ายดายทำให้เกิด การสลับขั้วของเมมเบรน ในแง่นี้กล้ามเนื้อเรียบจะคล้ายกับกล้ามเนื้อหัวใจ ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในหัวใจ กล้ามเนื้อทั้งหมดตื่นเต้นจากเซลล์เดียว ในขณะที่ในกล้ามเนื้อเรียบ AP ที่เกิดขึ้นในพื้นที่หนึ่งจะแพร่กระจายออกไปในระยะทางที่กำหนดเท่านั้น ซึ่งขึ้นอยู่กับความแรงของสิ่งเร้าที่ใช้
คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของกล้ามเนื้อเรียบคือการแพร่กระจาย AP จะเกิดขึ้นที่ด้านล่างก็ต่อเมื่อการกระตุ้นที่ใช้กระตุ้นจำนวนเซลล์กล้ามเนื้อขั้นต่ำจำนวนหนึ่งพร้อมกัน "เขตวิกฤต" นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ไมครอนซึ่งสอดคล้องกับเซลล์คู่ขนาน 20-30 เซลล์ อัตราการกระตุ้นในกล้ามเนื้อเรียบต่างๆ มีตั้งแต่ 2 ถึง 15 ซม./วินาที เหล่านั้น. น้อยกว่าในกล้ามเนื้อโครงร่างมาก
เช่นเดียวกับในกล้ามเนื้อโครงร่าง ในศักยภาพการดำเนินการที่ราบรื่น พวกมันมีค่าเริ่มต้นสำหรับการเริ่มต้นกระบวนการหดตัว การเชื่อมต่อระหว่างการกระตุ้นและการหดตัวก็ดำเนินการที่นี่ด้วยความช่วยเหลือของ Ca ++ อย่างไรก็ตาม ในเส้นใยกล้ามเนื้อเรียบ sarcoplasmic reticulum นั้นแสดงออกได้ไม่ดี ดังนั้น บทบาทนำในกลไกการหดตัวจึงถูกกำหนดให้กับไอออน Ca ++ ที่เจาะเข้าไปในเส้นใยกล้ามเนื้อระหว่างการสร้าง AP
ด้วยการระคายเคืองเพียงครั้งเดียวอาจทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบ ระยะเวลาแฝงของการหดตัวนั้นยาวนานกว่าระยะเวลาโครงกระดูกมาก ถึง 0.25-1 วินาที ระยะเวลาของการหดตัวนั้นก็ใหญ่เช่นกัน - มากถึง 1 นาที การผ่อนคลายจะช้าเป็นพิเศษหลังจากการหดตัว คลื่นหดตัวแพร่กระจายผ่านกล้ามเนื้อเรียบด้วยความเร็วเท่ากันกับคลื่นกระตุ้น (2-15 ซม./วินาที) แต่การหดตัวช้านี้รวมกับแรงเกร็งของกล้ามเนื้อเรียบ ดังนั้นกล้ามเนื้อท้องของนกจึงสามารถยกได้ 2 กก. ต่อ 1 ตร.ม. หน้าตัดของมัน
เนื่องจากการหดตัวช้า กล้ามเนื้อเรียบ แม้จะมีการกระตุ้นเป็นจังหวะที่หายาก (10-12 ต่อนาที) ก็สามารถผ่านเข้าสู่สภาวะการหดตัวถาวรในระยะยาวได้ง่ายซึ่งคล้ายกับบาดทะยักของกล้ามเนื้อโครงร่าง อย่างไรก็ตาม ต้นทุนด้านพลังงานของการลดดังกล่าวต่ำมาก
ความสามารถในการทำให้กล้ามเนื้อเรียบเป็นอัตโนมัตินั้นมีอยู่ในเส้นใยกล้ามเนื้อและควบคุมโดยองค์ประกอบของเส้นประสาทที่อยู่ในผนังของอวัยวะของกล้ามเนื้อเรียบ ธรรมชาติของ myogenic ของระบบอัตโนมัติได้รับการพิสูจน์โดยการทดลองบนแถบกล้ามเนื้อของผนังลำไส้ซึ่งปราศจากองค์ประกอบของเส้นประสาท กล้ามเนื้อเรียบตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกทั้งหมดโดยการเปลี่ยนความถี่ของจังหวะที่เกิดขึ้นเอง ส่งผลให้กล้ามเนื้อหดตัวหรือคลายตัว ผลของการระคายเคืองของกล้ามเนื้อเรียบของลำไส้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่างความถี่ของการกระตุ้นและความถี่ตามธรรมชาติของจังหวะที่เกิดขึ้นเอง: ด้วยเสียงต่ำ - AP ที่เกิดขึ้นเองที่หายาก - การระคายเคืองที่ใช้จะเพิ่มโทนเสียงสูงผ่อนคลาย เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการระคายเคืองเนื่องจากแรงกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปนำไปสู่ความจริงที่ว่าแต่ละแรงกระตุ้นถัดไปตกอยู่ในระยะของการหักเหของแสงจากก่อนหน้านี้
17. โครงสร้างและหน้าที่ของเส้นใยประสาท กลไกของการกระตุ้น
เส้นใยประสาท myelinated และ unmyelinated ความสำคัญของการสกัดกั้นของ Ranvier
หน้าที่หลักของแอกซอนคือการนำกระแสกระตุ้นที่เกิดขึ้นในเซลล์ประสาท แอกซอนสามารถหุ้มด้วยปลอกไมอีลิน (เส้นใยไมอีลิเนต) หรือไม่มีปลอกหุ้ม (เส้นใยไม่มีเยื่อไมอีลิเนต) เส้นใยไมอีลิเนตพบได้บ่อยในเส้นประสาทสั่งการ เส้นใยไมอีลิเนตมีอิทธิพลเหนือระบบประสาทอัตโนมัติ (พืช)
เส้นใยประสาท myelinated แต่ละเส้นประกอบด้วยทรงกระบอกตามแนวแกนที่หุ้มด้วยปลอกไมอีลินที่เกิดจากเซลล์ชวาน แกนทรงกระบอกมีเมมเบรนและแอกโซพลาสซึม ปลอกไมอีลินเป็นผลิตภัณฑ์ของเซลล์ชวานและประกอบด้วยไขมัน 80% ที่มีความต้านทานโอห์มมิกสูงและโปรตีน 20%
ปลอกไมอีลินไม่หุ้มกระบอกตามแนวแกนด้วยปลอกหุ้มแบบต่อเนื่อง แต่ถูกขัดจังหวะ โดยปล่อยให้พื้นที่เปิดของกระบอกสูบตามแนวแกน เรียกว่าจุดตัดของโหนด (จุดสกัดแรนเวียร์) ความยาวของส่วนระหว่างจุดตัดเหล่านี้แตกต่างกันและขึ้นอยู่กับความหนาของเส้นใยประสาท: ยิ่งหนาเท่าไหร่ระยะห่างระหว่างจุดตัดก็จะยิ่งยาวขึ้น (รูปที่ 2.17)
เส้นใยประสาทที่ไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์หุ้มด้วยปลอก Schwann เท่านั้น
การกระตุ้นในเส้นใยที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนตนั้นแตกต่างจากการกระตุ้นในเส้นใยไมอีลิเนตเนื่องจากโครงสร้างที่แตกต่างกันของเยื่อหุ้มเซลล์ ในเส้นใยที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนต การกระตุ้นจะค่อยๆ ปกคลุมส่วนที่อยู่ใกล้เคียงของเมมเบรนของกระบอกสูบในแนวแกน และด้วยเหตุนี้จึงแผ่ขยายไปถึงปลายแอกซอน ความเร็วของการแพร่กระจายของการกระตุ้นตามเส้นใยนั้นพิจารณาจากเส้นผ่านศูนย์กลาง
ในเส้นใยประสาทที่ไม่มีเยื่อไมอีลิเนต ซึ่งกระบวนการเผาผลาญไม่ได้ให้การชดเชยอย่างรวดเร็วสำหรับพลังงานที่ใช้ไปกับการกระตุ้น การแพร่กระจายของการกระตุ้นนี้จะค่อยๆ ลดลง - โดยลดลง การกระตุ้นที่ลดลงเป็นลักษณะของระบบประสาทที่มีการจัดระเบียบต่ำ
ในสัตว์ชั้นสูง เนื่องจากการมีอยู่ของปลอกไมอีลินและความสมบูรณ์ของการเผาผลาญในเส้นใยประสาท สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยการปรากฏตัวของเส้นใยประจุที่เท่ากันทั่วทั้งเมมเบรนและการฟื้นตัวอย่างรวดเร็วหลังจากผ่านการกระตุ้น
ในเส้นใยไมอีลิน การกระตุ้นจะครอบคลุมเฉพาะบริเวณที่มีการสกัดกั้นของปมประสาทเท่านั้น กล่าวคือ มันข้ามโซนที่ปกคลุมด้วยไมอีลิน การกระตุ้นตามเส้นใยนี้เรียกว่า เค็ม (กระโดด). ในการสกัดกั้นโหนด จำนวนช่องโซเดียมถึง 12,000 ต่อ 1 µm ซึ่งมากกว่าในส่วนเส้นใยอื่นๆ เป็นผลให้การสกัดกั้นของปมประสาทเป็นสิ่งที่กระตุ้นได้มากที่สุดและให้ความเร็วสูงในการกระตุ้น เวลาในการกระตุ้นตามเส้นใยไมอีลินแปรผกผันกับความยาวระหว่างจุดตัด
การกระตุ้นด้วยเส้นใยประสาทจะไม่ถูกรบกวนเป็นเวลานาน (หลายชั่วโมง) ซึ่งบ่งบอกถึงความอ่อนล้าของเส้นใยประสาทในระดับต่ำ เป็นที่เชื่อกันว่าเส้นใยประสาทค่อนข้างไม่อ่อนแอเนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์พลังงานในนั้นดำเนินการด้วยความเร็วสูงเพียงพอและมีเวลาในการฟื้นฟูพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการกระตุ้น
ในช่วงเวลาของการกระตุ้นพลังงานของเส้นใยประสาทจะถูกใช้ไปกับการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจำนวนมากเกิดขึ้นในโหนดของ Ranvier เนื่องจากมีความหนาแน่นสูงของช่องโซเดียมโพแทสเซียมที่นี่
J. Erlanger และ X. Gasser (1937) เป็นคนแรกที่จำแนกเส้นใยประสาทตามความเร็วของการกระตุ้น อัตราการกระตุ้นที่แตกต่างกันไปตามเส้นใยของเส้นประสาทผสมจะปรากฏขึ้นเมื่อใช้อิเล็กโทรดนอกเซลล์ ศักยภาพของเส้นใยที่กระตุ้นด้วยความเร็วต่างกันจะถูกบันทึกแยกกัน (รูปที่ 2.18)
ขึ้นอยู่กับความเร็วของการกระตุ้น เส้นใยประสาทแบ่งออกเป็นสามประเภท: A, B, C ในทางกลับกันเส้นใยประเภท A แบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม: α , อา β , อา γ , อา δ . เส้นใยกลุ่ม A มีความเร็วการนำไฟฟ้าสูงสุด (สูงถึง 120 ม./วินาที) α ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 12-22 ไมครอน เส้นใยอื่น ๆ มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าและด้วยเหตุนี้การกระตุ้นผ่านพวกมันจึงเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำกว่า (ตารางที่ 2.4)
ลำต้นของเส้นประสาทประกอบด้วยเส้นใยจำนวนมาก แต่การกระตุ้นที่ผ่านแต่ละเส้นใยจะไม่ถูกส่งไปยังเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง คุณลักษณะของการกระตุ้นตามเส้นประสาทนี้เรียกว่า กฎการแยกตัวของการกระตุ้น ตามเส้นใยประสาทเส้นเดียว ความเป็นไปได้ของการนำดังกล่าวมีความสำคัญทางสรีรวิทยาอย่างมาก เนื่องจากทำให้แน่ใจได้ เช่น การแยกการหดตัวของหน่วยประสาทวิทยาแต่ละหน่วย
ความสามารถของเส้นใยประสาทในการกระตุ้นการแยกตัวนั้นเกิดจากการมีปลอกหุ้มและความจริงที่ว่าความต้านทานของของเหลวที่เติมช่องว่างของเส้นใยนั้นต่ำกว่าความต้านทานของเมมเบรนของเส้นใยมาก ดังนั้นกระแสที่ออกจากเส้นใยที่ถูกกระตุ้นจะถูกแบ่งในของเหลวและกลายเป็นจุดอ่อนสำหรับการกระตุ้นของเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการกระตุ้นในเส้นประสาทไม่ใช่แค่ความต่อเนื่องทางกายวิภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสมบูรณ์ทางสรีรวิทยาด้วย ในตัวนำโลหะใดๆ กระแสไฟฟ้าจะไหลตราบเท่าที่ตัวนำยังคงความต่อเนื่องทางกายภาพ สำหรับ "ตัวนำ" ของเส้นประสาท ภาวะนี้ไม่เพียงพอ: เส้นใยประสาทยังต้องรักษาความสมบูรณ์ทางสรีรวิทยา หากคุณสมบัติของเมมเบรนไฟเบอร์ถูกละเมิด (ligation, การปิดล้อมด้วยโนเคนเคน, แอมโมเนีย, ฯลฯ ) การกระตุ้นด้วยไฟเบอร์จะหยุดลง คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของการกระตุ้นด้วยเส้นใยประสาทคือความสามารถในการนำแบบทวิภาคี การใช้การกระตุ้นระหว่างอิเล็กโทรดตะกั่วสองขั้วบนพื้นผิวของเส้นใยจะทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าภายใต้แต่ละอิเล็กโทรด
ตาราง - ความเร็วของการกระตุ้นตามเส้นใยประสาท
กลุ่มเส้นใย |
เส้นผ่านศูนย์กลางไฟเบอร์ µm |
ความเร็วการนำ m/s |
18. กฎของการกระตุ้นตามเส้นประสาท การจำแนกเส้นใยประสาท ความเร็วของการกระตุ้นตามเส้นใยประสาทซึ่งเป็นลักษณะที่เกี่ยวข้องกับอายุ
19. โครงสร้างของไซแนปส์ของประสาทและกล้ามเนื้อ กลไกการส่งแรงกระตุ้นจากเส้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อศักยภาพของแผ่นท้าย คุณสมบัติของมัน
ไซแนปส์เรียกว่าการติดต่อที่สร้างเซลล์ประสาทให้เป็นรูปแบบอิสระ ไซแนปส์เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนและประกอบด้วยส่วนพรีไซแนปติก (ส่วนปลายของแอกซอนที่ส่งสัญญาณ) แหว่งไซแนปติกและส่วนโพสซินแนปติก (โครงสร้างของเซลล์ที่รับรู้)
ไซแนปส์ของประสาทและกล้ามเนื้อช่วยให้การกระตุ้นจากเส้นใยประสาทไปยังกล้ามเนื้อเนื่องจากตัวกลางไกล่เกลี่ย acetylcholine ซึ่งเมื่อปลายประสาทรู้สึกตื่นเต้น จะผ่านเข้าไปในช่อง synaptic และทำหน้าที่บนแผ่นปลายของเส้นใยกล้ามเนื้อ
ในเทอร์มินัล presynaptic acetylcholine จะเกิดขึ้นและสะสมในรูปของถุงน้ำ เมื่อถูกกระตุ้นโดยแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่ไหลไปตามแอกซอน ซึ่งเป็นส่วนพรีไซแนปติกของไซแนปส์ เมมเบรนของมันจะซึมผ่านแอซีทิลโคลีนได้
การซึมผ่านนี้เป็นไปได้เนื่องจากการสลับขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์พรีไซแนปติก ช่องแคลเซียมของมันถูกเปิดออก ไอออน Ca2+ เข้าสู่ส่วนพรีไซแนปส์ของไซแนปส์จากช่องไซแนปส์ Acetylcholine ถูกปล่อยออกมาและเข้าสู่ช่อง synaptic ที่นี่มันโต้ตอบกับตัวรับของมันบนเมมเบรน postsynaptic ที่เป็นของเส้นใยกล้ามเนื้อ ตัวรับตื่นเต้นเปิดช่องโปรตีนที่สร้างขึ้นในชั้นไขมันของเมมเบรน ผ่าน เปิดช่อง Na + ไอออนแทรกซึมเข้าไปในเซลล์กล้ามเนื้อซึ่งนำไปสู่การขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ของกล้ามเนื้อเป็นผลให้เกิดการพัฒนาศักยภาพของแผ่นปลาย (EPP) เนื่องจากศักยภาพนี้โดยปกติจะสูงกว่าเกณฑ์เสมอ จึงทำให้เกิดศักยภาพในการดำเนินการที่แพร่กระจายไปตามเส้นใยของกล้ามเนื้อและทำให้เกิดการหดตัว ศักยภาพของแผ่นปิดท้ายสั้น เนื่องจากอะเซทิลโคลีน ประการแรก แยกตัวออกจากตัวรับอย่างรวดเร็ว และประการที่สอง มันถูกไฮโดรไลซ์โดย AChE
ไซแนปส์ของกล้ามเนื้อประสาทส่งแรงกระตุ้นในทิศทางเดียว: จากปลายประสาทไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทหลังซินแนปติกของเส้นใยกล้ามเนื้อซึ่งเกิดจากการมีการเชื่อมโยงทางเคมีในกลไกของการส่งผ่านประสาทและกล้ามเนื้อ
อัตราการกระตุ้นผ่านไซแนปส์นั้นน้อยกว่าเส้นใยประสาทมากเนื่องจากต้องใช้เวลาในการกระตุ้นเยื่อหุ้มเซลล์พรีไซแนปติก, ทางเดินของแคลเซียมผ่านมัน, การปล่อยอะซิติลโคลีนเข้าไปในรอยแยก synaptic, การสลับขั้วของ เยื่อหุ้มเซลล์ Postsynaptic และการพัฒนา PKP
อ่าน:
|
สารต่างๆ ผ่านเมมเบรนในอัตราที่ต่างกัน เราจึงกล่าวได้ว่าเมมเบรนสามารถซึมผ่านได้อย่างเฉพาะเจาะจง ในกรณีนี้ อัตราการผ่านของสารจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานะทางสรีรวิทยาของเซลล์หรือออร์แกเนลล์
เนื่องจากการซึมผ่านแบบคัดเลือก พวกมันควบคุมการขนส่งของสารระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกกับเซลล์ ระหว่างออร์แกเนลล์และไซโตพลาสซึม เป็นต้น
ด้วยการควบคุมการไหลของสารเข้าสู่เซลล์และการขับถ่าย เยื่อหุ้มจึงควบคุมความเร็วและทิศทางของปฏิกิริยาทางชีวเคมี ซึ่งเป็นพื้นฐานของการเผาผลาญของร่างกาย การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เลือกได้มากขึ้นอยู่กับเมแทบอลิซึมในเซลล์
เมมเบรนควบคุมการเผาผลาญในทางอื่น - โดยการเปลี่ยนกิจกรรมของเอนไซม์ เอ็นไซม์บางตัวจะทำงานก็ต่อเมื่อถูกยึดติดกับเมมเบรนเท่านั้น ในทางกลับกัน เอนไซม์อื่นๆ จะไม่แสดงกิจกรรมในสถานะนี้ และเริ่มทำหน้าที่หลังจากที่เมมเบรนปล่อยสู่ "อิสระ" เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงของความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสามารถอำนวยความสะดวกในการติดต่อของเอนไซม์กับสารตั้งต้น หลังจากนั้นปฏิกิริยาเคมีเริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในตอนแรก
เอนไซม์เมมเบรนทำงานได้ดีเมื่อสัมผัสกับไขมันเท่านั้น เมื่อมีไขมัน รูปร่างของโมเลกุลโปรตีนเมมเบรน เอนไซม์ สามารถเปลี่ยนแปลงได้ เพื่อให้สารตั้งต้นเข้าถึงศูนย์ที่ใช้งานอยู่ได้ นอกจากนี้ การแปลตำแหน่งของเอ็นไซม์บนเมมเบรนจะเป็นตัวกำหนดตำแหน่งของปฏิกิริยานี้ในเซลล์
อีกแง่มุมที่สำคัญของกิจกรรมของเอนไซม์ของเยื่อหุ้มคือการประสานงานของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ เมื่อเอนไซม์หลายตัวเร่งปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาแรกทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับอีกตัวหนึ่ง ฯลฯ เอนไซม์เหล่านี้จะอยู่บนเมมเบรนในลำดับที่แน่นอน ทำให้เกิดระบบหลายเอนไซม์ เยื่อหุ้มเซลล์มีหลายระบบ เช่น ห่วงโซ่ของเอนไซม์ระบบทางเดินหายใจ ในกรณีนี้ เอ็นไซม์จะถูกจัดเรียงอย่างเข้มงวดโดยมีระยะห่างระหว่างกันน้อยที่สุด
การแบ่งเซลล์- เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับชีวิตและหนึ่งในหน้าที่หลักของเยื่อหุ้มเซลล์ ขั้นแรก เยื่อหุ้มเซลล์จะเพิ่มพื้นผิวด้านในของเซลล์ ซึ่งเอนไซม์จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นและเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้น ประการที่สอง ส่วนต่าง ๆ แตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมี นอกจากนี้ เนื่องจากส่วนต่างๆ มีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน ปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่แตกต่างกันจึงเกิดขึ้น การแยกทางกายภาพของกระบวนการเผาผลาญซึ่งมักจะไปในทิศทางตรงกันข้ามจึงดำเนินการโดยใช้เยื่อเมมเบรน ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในไรโบโซม และการสลายตัวเกิดขึ้นในไลโซโซม แต่ละกระบวนการเหล่านี้ถูกควบคุมอย่างเป็นอิสระจากกัน ให้เรายกตัวอย่างอื่น: การสังเคราะห์กรดไขมันและการเกิดออกซิเดชัน กระบวนการแรกเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม กระบวนการที่สอง - ในไมโตคอนเดรีย
อย่างไรก็ตาม ระบบเมตาบอลิซึมไม่ได้แยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง เยื่อหุ้มที่แบ่งเซลล์ออกเป็นช่องๆ มีกลไกพิเศษที่ขนส่งซับสเตรต ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา เช่นเดียวกับโคแฟคเตอร์และสารประกอบที่มีผลบังคับจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ดังนั้นอัตราของกระบวนการเมแทบอลิซึมที่เกิดขึ้นภายในส่วนต่างๆ จึงถูกควบคุมบางส่วนโดยระบบการขนส่งเมมเบรน
การควบคุมอัตราของกระบวนการเผาผลาญสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเคลื่อนที่ของสารควบคุมจากช่องหนึ่งไปยังอีกช่องหนึ่ง
สารอินทรีย์ ไอออน องค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันมีความเข้มข้นต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในแวคิวโอลจะมีกรดอะมิโน กรดอินทรีย์ น้ำตาล และไอออนอยู่เสมอ สิ่งนี้นำไปสู่ความแตกต่างทางเคมีในเซลล์ ความเข้มข้นของไอออนที่ไม่สม่ำเสมอทั้งสองด้านของเมมเบรนทำให้เกิดความแตกต่างในศักย์ไฟฟ้า ดังนั้นพลาสมาเมมเบรนจึงมีประจุลบในขณะที่โทโนพลาสต์มีประจุบวก ความเข้มข้นและองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันทำให้เกิดความหนืดที่แตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของไซโตพลาสซึม
มีการซึมผ่านแบบเลือกผ่านสารที่จำเป็นเข้าไปในเซลล์เมมเบรนทำหน้าที่อื่น - ควบคุมสภาวะสมดุล สภาวะสมดุลเรียกว่าคุณสมบัติของเซลล์ (ออร์แกเนลล์ อวัยวะ สิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศ) เพื่อรักษาความคงตัวของสภาพแวดล้อมภายใน
เหตุใดสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์จึงควรคงที่ โปรตีนเมมเบรนและโปรตีนเอนไซม์เป็นรูปทรงกลม โครงสร้างดั้งเดิมของโมเลกุลโปรตีนนั้นขึ้นอยู่กับพันธะที่อ่อนแอ ซึ่งถูกทำลายได้ง่ายแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์ ดังนั้นเซลล์จะต้องรักษาสภาวะสมดุลเพื่อให้โครงสร้างดั้งเดิมของโปรตีนไม่เปลี่ยนแปลง หากโครงสร้างระดับตติยภูมิหรือควอเทอร์นารีของโปรตีนเปลี่ยนแปลง เอ็นไซม์ก็จะสูญเสียหรือเปลี่ยนแปลงการทำงานของมัน และความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นระหว่างโครงสร้างของเอนไซม์กับสารตั้งต้นจะถูกละเมิดเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป
โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนกำหนดตำแหน่งของมันในเมมเบรน และด้วยเหตุนี้คุณสมบัติและหน้าที่ของมัน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนสามารถเปลี่ยนปริมาณของอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำและชอบน้ำบนผิวของมัน สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงของโปรตีนทรงกลมในเมมเบรน อย่างหลังจะส่งผลต่อความสามารถในการคัดเลือกและคุณสมบัติอื่น ๆ ซึ่งในทางกลับกันจะทำให้เกิดการละเมิดความแตกต่างการหายไปของเอนไซม์และอาจนำไปสู่การตายของเซลล์
เมมเบรนเกี่ยวข้องกับการปรับตัวของเซลล์ให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง
เยื่อหุ้มส่วนใหญ่ นอกเหนือจากการทำงานทั่วไป เช่น การควบคุมการเผาผลาญ การแบ่งส่วน ยังทำหน้าที่พิเศษอีกด้วย ตัวอย่างเช่น เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์เกี่ยวข้องโดยตรงในการสังเคราะห์เอทีพี ชีวิตคือการทำงานที่ต่อเนื่อง เพื่อประสิทธิภาพที่ต้องใช้พลังงานอยู่ตลอดเวลา
ดังนั้นการสังเคราะห์เอทีพีจึงมีความจำเป็นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสัมพันธ์กับโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวดของเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ (คลอโรพลาสต์, ไมโทคอนเดรีย) การละเมิดโครงสร้างนี้ทำให้การสังเคราะห์ ATP ลดลง ซึ่งหมายถึงความตาย
โครงสร้างที่ใช้งานไม่ได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ช่วยให้พวกมันทำหน้าที่ต่างๆ ได้: สิ่งกีดขวาง, การขนส่ง, ออสโมติก, ไฟฟ้า, โครงสร้าง, พลังงาน, สังเคราะห์ทางชีวภาพ, สารคัดหลั่ง, ตัวควบคุมตัวรับและอื่น ๆ
เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการสะสมหลักฐานมากขึ้นเรื่อย ๆ ที่บ่งชี้ว่าเมมเบรนบางตัวเกิดขึ้นจากการถ่ายโอนทางกายภาพของวัสดุเมมเบรนจากส่วนประกอบเซลล์หนึ่งไปยังอีกส่วนประกอบหนึ่ง มีหลักฐานที่ช่วยให้เราสามารถพิจารณา ES ว่าเป็นที่มาของโครงสร้างที่รวมอยู่ในพลาสมาเลมมาในที่สุด บางทีสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นจากการผูกถุงน้ำจากถังเก็บน้ำ Golgi ในทุกโอกาส เยื่อหุ้มสองประเภทจะถูกปรับโครงสร้างใหม่ในอุปกรณ์ Golgi: ลักษณะเยื่อหุ้มของ ES เป็นลักษณะเยื่อหุ้มของพลาสมาเลมมา
โดยสรุปเราชี้ให้เห็นคุณสมบัติหลักของเมมเบรน:
1. เมมเบรนเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อน ประกอบด้วยโปรตีนโครงสร้างและไขมัน แต่อาจรวมถึงโมเลกุลของเอนไซม์ เม็ดสี และโคแฟกเตอร์ที่มีความเฉพาะเจาะจงสูง
2. เนื่องจากความแปรปรวนทางเคมีของโมเลกุลโปรตีนและไขมันที่ประกอบเป็นเมมเบรน และขึ้นอยู่กับหน้าที่ของเมมเบรน เยื่อหุ้มที่แตกต่างกันสามารถมีโครงสร้างที่แตกต่างกันได้
3. โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์มีลำดับชั้นสูงซึ่งโมเลกุลจำเพาะสามารถสร้างหน่วยการทำงานที่ซับซ้อนได้
4. ปฏิกิริยาของเอนไซม์และกระบวนการอื่นๆ ในเยื่อหุ้มเซลล์สามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาเชิงพื้นที่หรือปฏิกิริยาเวกเตอร์ เยื่อหุ้มไม่สมมาตร
พลาสโมไลซิส (จากพลาสมากรีก - แบบ, ตกแต่งและ lýsis - สลายตัว, สลายตัว), การแยกโปรโตพลาสต์ออกจากเมมเบรนเมื่อเซลล์ถูกแช่ในสารละลายไฮเปอร์โทนิก
พลาสโมไลซิสเป็นลักษณะเฉพาะสำหรับเซลล์พืชที่มีเยื่อหุ้มเซลลูโลสที่แข็งแรงเป็นหลัก เซลล์สัตว์หดตัวเมื่อถ่ายโอนไปยังสารละลายไฮเปอร์โทนิก ขึ้นอยู่กับความหนืดของโปรโตปลาสซึมบนความแตกต่างระหว่างแรงดันออสโมติกของเซลล์และสารละลายภายนอกและดังนั้นอัตราและระดับของการสูญเสียน้ำโดยโปรโตปลาสซึมมีพลาสโมไลซิสนูนเว้าหดและหมวก บางครั้งเซลล์พลาสโมไลซ์ยังคงมีชีวิตอยู่ เมื่อเซลล์ดังกล่าวถูกแช่ในน้ำหรือสารละลายไฮโปโทนิกจะเกิดการสลายของพลาสโมไลซิส
สำหรับการประเมินเปรียบเทียบของพลาสโมไลซิสในเนื้อเยื่อ มีสองวิธี:
วิธีการพลาสโมไลซิสชายแดน
- วิธีพลาสโมเมตริก
วิธีแรกที่พัฒนาโดย Hugo De Vries (1884) ประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่แช่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างๆ ของ KNO3 ซูโครสหรือสารออกฤทธิ์ออสโมติกอื่นๆ และกำหนดความเข้มข้นที่ 50% ของเซลล์ถูกพลาสโมไลซ์ ด้วยวิธีพลาสโมเมตริกหลังจากพลาสโมไลซิสจะวัดปริมาตรสัมพัทธ์ของเซลล์และโปรโตพลาสต์และแรงดันออสโมติกของเซลล์คำนวณจากความเข้มข้นของสารละลาย (ตามสูตรที่เกี่ยวข้อง)
Deplasmolysis (จาก de ... และ plasmolysis) - การกลับมาของโปรโตพลาสต์ของเซลล์พืชจากสถานะของ plasmolysis สู่สถานะดั้งเดิมโดยมี turgor ปกติ
Deplasmolysis เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ plasmolyzed (นั่นคือเซลล์ที่ได้รับ plasmolysis) ถูกถ่ายโอนไปยังน้ำหรือสารละลาย hypotonic
Turgor (ภาษาละติน turgor ตอนปลาย - บวม, เติม, จากภาษาละติน turgere - บวม, เติม), สถานะความเครียดของเยื่อหุ้มเซลล์, ขึ้นอยู่กับแรงดันออสโมติกของของเหลวในเซลล์ (P ภายใน), แรงดันออสโมติกของสารละลายภายนอก (P ภายนอก) และความยืดหยุ่นของเยื่อหุ้มเซลล์ (UO) โดยปกติ UV ของเซลล์สัตว์ (ยกเว้นซีเลนเทอเรตบางตัว) จะต่ำ พวกมันขาด T สูงและยังคงไม่บุบสลายในสารละลายไอโซโทนิกเท่านั้นหรือที่แตกต่างจากไอโซโทนิกเพียงเล็กน้อย (ความแตกต่างระหว่าง P ภายในและ P ภายนอกน้อยกว่า 0.5-1.0 เป็น). ในเซลล์พืชที่มีชีวิต P ด้านในจะมากกว่า P ด้านนอกเสมอ แต่การแตกของเยื่อหุ้มเซลล์ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของผนังเซลล์เซลลูโลส ความแตกต่างระหว่าง P ภายในและ P ภายนอกในพืช (เช่น ในพืชฮาโลไฟต์ เชื้อรา) ถึง 50-100 น. แต่แม้ในกรณีนี้ ระยะขอบของความปลอดภัยของเซลล์พืชคือ 60-70% ในพืชส่วนใหญ่ การยืดตัวสัมพัทธ์ของเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจาก T. ไม่เกิน 5-10% และความดัน turgor อยู่ในช่วง 5-10 น. ขอบคุณ T. เนื้อเยื่อพืชมีความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของโครงสร้าง กระบวนการทั้งหมดของ autolysis การเหี่ยวแห้งและการแก่ชรานั้นมาพร้อมกับการลดลงของ T.
น้ำ(ไฮโดรเจนออกไซด์) - สารประกอบอนินทรีย์ไบนารี สูตรเคมี H 2 O. โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งตัวซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นของเหลวใสไม่มีสี (ในปริมาณเล็กน้อย) กลิ่นและรส ในสถานะของแข็งเรียกว่าน้ำแข็ง (ผลึกน้ำแข็งสามารถก่อตัวเป็นหิมะหรือน้ำค้างแข็ง) และในสถานะก๊าซเรียกว่าไอน้ำ น้ำยังสามารถมีอยู่ในรูปของผลึกเหลว (บนพื้นผิวที่ชอบน้ำ) ประมาณ 71% ของพื้นผิวโลกถูกปกคลุมด้วยน้ำ (มหาสมุทร ทะเล ทะเลสาบ แม่น้ำ น้ำแข็ง) - 361.13 ล้าน km2 บนโลกมีน้ำประมาณ 96.5% อยู่ในมหาสมุทร 1.7% ของปริมาณสำรองของโลกเป็นน้ำใต้ดิน อีก 1.7% ในธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์ ส่วนเล็ก ๆ ในแม่น้ำ ทะเลสาบ และหนองน้ำ และ 0.001% ใน เมฆ (เกิดจากอนุภาคของน้ำแข็งและน้ำของเหลวที่ลอยอยู่ในอากาศ) น้ำส่วนใหญ่ของโลกมีรสเค็มและไม่เหมาะสำหรับ เกษตรกรรมและเครื่องดื่ม Dolyapresnaya ประมาณ 2.5% และ 98.8% ของน้ำนี้อยู่ในธารน้ำแข็งและน้ำใต้ดิน พบน้ำจืดน้อยกว่า 0.3% ในแม่น้ำ ทะเลสาบ และชั้นบรรยากาศ และพบในปริมาณที่น้อยกว่า (0.003%) ในสิ่งมีชีวิต
เป็นตัวทำละลายที่มีขั้วสูงที่ดี ภายใต้สภาวะธรรมชาติ จะมีสารที่ละลายอยู่ (เกลือ ก๊าซ) เสมอ
น้ำมีความสำคัญต่อการสร้างและดำรงชีวิตบนโลก โครงสร้างทางเคมีสิ่งมีชีวิตในการก่อตัวของสภาพอากาศและสภาพอากาศ เป็นสารที่สำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก
คุณลักษณะแรก: น้ำเป็นสารเดียวในโลก (ยกเว้นปรอท)
ซึ่งการพึ่งพาความร้อนจำเพาะต่ออุณหภูมิได้
ขั้นต่ำ เนื่องจากความร้อนจำเพาะของน้ำมี
ต่ำสุดประมาณ 37°C อุณหภูมิร่างกายปกติของมนุษย์
ประกอบด้วยน้ำสองในสาม อยู่ในช่วงอุณหภูมิ
36°-38°C (อวัยวะภายในมีอุณหภูมิสูงกว่า
ภายนอก).
คุณสมบัติที่สอง: ความจุความร้อนของน้ำผิดปกติ
สูง. เพื่อให้ความร้อนในปริมาณหนึ่งถึงหนึ่งองศา
ต้องใช้พลังงานมากกว่าการให้ความร้อนกับของเหลวอื่น -
อย่างน้อยสองเท่าเมื่อเทียบกับสารธรรมดา จากนี้
ความสามารถพิเศษของน้ำในการกักเก็บความร้อนมีดังนี้ ล้นหลาม
สารอื่นๆ ส่วนใหญ่ไม่มีคุณสมบัตินี้ นี้
ลักษณะพิเศษของน้ำมีส่วนทำให้คน
อุณหภูมิร่างกายปกติจะคงที่และร้อนเท่าเดิม
ในเวลากลางวันและกลางคืนอากาศเย็น
น้ำก็เลยเล่น
บทบาทนำในกระบวนการควบคุมการแลกเปลี่ยนความร้อนของมนุษย์และ
ทำให้เขาสามารถรักษาสภาพที่สะดวกสบายได้น้อยที่สุด
ต้นทุนพลังงาน ที่อุณหภูมิร่างกายปกติ คนๆ หนึ่งคือ
ในสถานะพลังงานที่ดีที่สุด
อุณหภูมิ
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเลือดอุ่นอื่นๆ (32-39°C) มีความสัมพันธ์ที่ดีกับ
อุณหภูมิความจุความร้อนจำเพาะต่ำสุดของน้ำ
ที่สาม
คุณสมบัติ: น้ำมีค่าสูง ความร้อนจำเพาะละลาย นั่นคือ
น้ำแช่แข็งยากมาก และน้ำแข็งละลายยากมาก ส่งผลให้สภาพภูมิอากาศ
บนโลกโดยรวมค่อนข้างเสถียรและนิ่มนวล
คุณสมบัติทั้งสามของคุณสมบัติทางความร้อนของน้ำช่วยให้บุคคลได้อย่างเหมาะสมที่สุด
ให้อยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เอื้ออำนวย
ทำหน้าที่ขนส่งของ "ส่ง" สารอาหารไปยังเนื้อเยื่อและ
อวัยวะระหว่างโภชนาการของรากและใบ กระบวนการเผาผลาญและการสังเคราะห์
- thermoregulating ป้องกันไม่ให้เนื้อเยื่อร้อนเกินไปและ denaturation
(การทำลาย) ของโปรตีน รวมทั้งเอ็นไซม์และฮอร์โมน
- เป็นส่วนประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตในพืช (80-90%
พืชประกอบด้วยน้ำ) ซึ่งสร้าง turgor - ความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อ
- เป็นแหล่งของแบตเตอรี่ - ไฮโดรเจน (H) จำเป็นในกระบวนการ
การสังเคราะห์ด้วยแสงของน้ำตาลปฐมภูมิ
เซลล์พืชในระยะแรกของการพัฒนาจะเต็มไปด้วยโปรโตพลาสซึมอย่างสมบูรณ์ ในไม่ช้า ฟันผุก็เริ่มปรากฏในโปรโตพลาสซึม แวคิวโอล - อ่างเก็บน้ำที่มีน้ำนมจากเซลล์ การก่อตัวของแวคิวโอลเกิดจากการมีโปรโตพลาสซึมของสารที่ดึงดูดน้ำอย่างมาก เมื่อเซลล์เติบโตขึ้นและมีอายุมากขึ้น แวคิวโอลแต่ละตัวจะรวมกันเป็นโพรงที่ต่อเนื่องกันหนึ่งช่อง และโปรโตพลาสซึมจะลดลงจนเหลือชั้นบางๆ ที่บุผนังเซลล์ มีเพียงเส้นและเส้นใยของโปรโตพลาสซึมเท่านั้นที่ข้าม vacuole ที่เติบโตเพื่อครอบคลุมทั้งเซลล์
น้ำนมจากเซลล์ซึ่งอยู่ในแวคิวโอลมีองค์ประกอบทางเคมีที่ซับซ้อน ประกอบด้วยเกลือแร่ที่ละลายน้ำ กรดอินทรีย์ (ออกซาลิก มาลิก ซิตริก ทาร์ทาริก) และเกลือของพวกมัน น้ำตาล สารไนโตรเจน ลคาลอยด์ กลูโคไซด์ แทนนิน ฯลฯ
สารแต่งสีมักพบในน้ำนมเซลล์ - เม็ดสี (แอนโธไซยานิน, แอนโธคลอร์น้อยกว่า) สีของแอนโธไซยานินเปลี่ยนแปลงไปตามปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อม เมื่อเป็นกรดจะเป็นสีแดงหรือสีม่วง เมื่อเป็นด่างจะเป็นสีน้ำเงิน
แอนโธไซยานินขจัดคราบบีทรูท ใบกะหล่ำปลีแดง กลีบดอกสีม่วง สีแดง และสีน้ำเงิน สารสีที่ละลายน้ำได้ชนิดที่สองบางครั้งพบได้ในกลีบดอกและทำให้เป็นสีเหลือง
ประโยชน์ของพืชที่ปลูกหลายชนิดขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำเลี้ยงเซลล์ ปริมาณน้ำตาลของหัวบีตน้ำตาล รสหวานของแตงโมและผลไม้จะถูกกำหนดโดยเซลล์น้ำนม เซลล์พืชที่มีชีวิตคือระบบออสโมติก โดยที่สารต่างๆ ถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากความเข้มข้นที่สูงกว่าไปยังระดับที่ต่ำกว่าจนกว่าจะเท่ากัน
เมื่อเซลล์อยู่ในน้ำหรือในสารละลายเกลือที่อ่อนมาก (เช่น สารละลายในดิน) น้ำจะเข้าสู่เซลล์ SAP ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มปริมาตรของแวคิวโอล โปรโตพลาสซึมจะยืดออกและกดให้แน่นกับเปลือก เปลือกยังยืดออกบ้างและอยู่ในสภาวะตึงเครียด (ตึงเครียด) อย่างที่พวกเขาพูด ด้วยปริมาณน้ำตาลในเซลล์สูง (ผลเชอร์รี่ เชอร์รี่หวาน องุ่น) และความชื้นที่อุดมสมบูรณ์ (ฝนตกบ่อย) turgor อาจมีขนาดใหญ่มากจนเซลล์แตก
ปรากฏการณ์ย้อนกลับถูกสังเกตในพลาสโมไลซิส หากเซลล์พืชที่มีชีวิตถูกวางในสารละลายไฮเปอร์โทนิกของน้ำตาลหรือเกลือ (แรงกว่าน้ำเลี้ยงเซลล์) น้ำจะออกมาจากเซลล์ เนื่องจากแรงออสโมติก (น่าดึงดูด) ของสารละลายดังกล่าวมากกว่าแรงออสโมติกของเซลล์ ทรัพย์
แรงดันออสโมติกสูงเป็นพิเศษในพืชที่ปลูกในทะเลทรายและหนองน้ำเค็ม ในหลายกรณีถึง 50 และ 100 atm ATM). เมื่อวัดโดยความเข้มข้นแล้ว แรงดันออสโมติกของพืชบางชนิดนั้นมากกว่าแรงดันไอน้ำของหัวรถจักรที่ทรงพลังที่สุดหลายเท่า ในความเป็นจริง เซลล์ต้องประสบกับความแตกต่างของแรงดันออสโมติกระหว่างน้ำเลี้ยงเซลล์และสารละลายของดิน ซึ่งมีความเข้มข้นสูงในดินทะเลทรายและโซโลแช็ก
กระบวนการของสารเข้าสู่เซลล์เรียกว่าเอนโดไซโทซิส แยกแยะระหว่างพิโนไซโตซิสและฟาโกไซโตซิส
Phagocytosis (กรีกฟาโก - เพื่อกลืนกิน) - การดูดซึมสารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งโดยเซลล์ เมื่ออยู่ใกล้เซลล์ อนุภาคที่เป็นของแข็งจะถูกล้อมรอบด้วยผลพลอยได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ หรือเกิดการบุกรุกของเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้อนุภาคนั้น เป็นผลให้อนุภาคถูกปิดล้อมในถุงเมมเบรนภายในเซลล์ ถุงนี้เรียกว่า phagosome คำว่า "phagocytosis" ถูกเสนอโดย I. I. Mechnikov ในปี 1882 Phagocytosis เป็นลักษณะของโปรโตซัว, coelenterates, เม็ดเลือดขาว, เช่นเดียวกับเซลล์ของเส้นเลือดฝอยของไขกระดูก, ม้าม, ตับ, และต่อมหมวกไต
วิธีที่สองที่สารเข้าสู่เซลล์เรียกว่าพิโนไซโทซิส (กรีกพินอต - เครื่องดื่ม) - นี่คือกระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของของเหลวหยดเล็ก ๆ ที่มีสารโมเลกุลขนาดใหญ่ละลายอยู่ในนั้น มันดำเนินการโดยการจับหยดเหล่านี้โดยผลพลอยได้ของไซโตพลาสซึม หยดที่จับได้จะถูกแช่ในไซโตพลาสซึมและดูดซึมที่นั่น ปรากฏการณ์ของ pinocytosis เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์สัตว์และโปรโตซัวที่มีเซลล์เดียว
อีกวิธีหนึ่งที่สารเข้าสู่เซลล์คือการออสโมซิส - การผ่านของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่ดูดซึมได้ น้ำเคลื่อนจากสารละลายที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าไปเป็นสารละลายที่มีความเข้มข้นมากกว่า สารยังสามารถผ่านเยื่อหุ้มโดยการแพร่กระจาย - นี่คือวิธีการขนส่งสารที่สามารถละลายในไขมัน (อีเทอร์และเอสเทอร์ กรดไขมัน ฯลฯ) โดยการแพร่กระจายไปตามระดับความเข้มข้น ไอออนบางตัวจะผ่านช่องทางพิเศษของเมมเบรน (เช่น โพแทสเซียมไอออนออกจากเซลล์)
นอกจากนี้ การขนส่งสารผ่านเมมเบรนยังดำเนินการโดยปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม โดยจะย้ายโซเดียมไอออนออกจากเซลล์และโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์โดยต้านการไล่ระดับความเข้มข้นด้วยการใช้พลังงาน ATP
ฟาโกไซโตซิส พิโนไซโทซิส และปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมเป็นตัวอย่างของการขนส่งเชิงรุก ในขณะที่ออสโมซิสและการแพร่กระจายเป็นตัวอย่างของการขนส่งแบบพาสซีฟ
สมดุลน้ำของพืช
อัตราส่วนระหว่างปริมาณน้ำที่พืชได้รับกับปริมาณน้ำที่ใช้ในช่วงเวลาเดียวกัน
สมดุลของน้ำและเหี่ยวแห้งกระบวนการที่มีพลวัตที่สุดในพืชอย่างหนึ่งคือเมแทบอลิซึมของน้ำ ซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกระบวนการอื่นๆ ในชีวิตของพืช ความสมดุลของน้ำคือการบริโภคและการใช้น้ำของพืช ด้วยการคายน้ำในระดับปานกลางและปริมาณน้ำที่เพียงพอต่อพืชจะทำให้เกิดความสมดุลของน้ำที่ดี ในวันที่อากาศแจ่มใส ความสมดุลนี้จะถูกรบกวนและพืชจะขาดน้ำ ซึ่งโดยปกติแล้วจะอยู่ที่ 5-10% ข้อบกพร่องดังกล่าวถือว่าค่อนข้างปกติและไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อพืชมากนัก
ด้วยการคายน้ำอย่างรุนแรงหรือทำให้ดินแห้ง เมื่อการไหลของน้ำเข้าสู่พืชหยุดลง เซลล์พืชจะสูญเสียน้ำอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งไม่ได้ถูกเติมเต็มโดยการดูดซึมจากดิน ส่งผลให้ขาดน้ำ มักสังเกตพบ ในชั่วโมงที่ร้อนที่สุดของวันในพืช
ด้วยการขาดน้ำใบจะสูญเสีย turgor, เหี่ยวเฉา, ห้อย
พืชบางชนิดที่มีเนื้อเยื่อเชิงกลจำนวนมากในอวัยวะ เช่น Immortelle (สกุล Helichrysum) จะไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะที่ปรากฏเมื่อขาดน้ำ สูญเสียน้ำอย่างมีนัยสำคัญ และถึงแม้จะเสียชีวิต
การสังเกตพบว่าโดยปกติในยามเช้า การไล่ระดับภายในของพืชและดินเกือบจะเท่ากัน ศักยภาพน้ำของพืชและดินจะสมดุลกัน ในเวลาเช้า เมื่อใบไม้เริ่มปรากฏขึ้น ศักยภาพของน้ำจะค่อนข้างต่ำกว่าตอนรุ่งสาง แต่การไหลของน้ำเข้าสู่พืชจะเริ่มขึ้น เมื่อความชันที่จำเป็นของศักย์น้ำถูกสร้างขึ้นจากใบไปยังส่วนต่อประสานระหว่างรากกับดิน
การเหี่ยวเฉาเป็นการชั่วคราวและระยะยาว
วันที่เพิ่ม: 2015-02-02 | รับชม: 1725 | การละเมิดลิขสิทธิ์
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 32 | | |