Расчет мембранного потенциала и потенциала действия по формуле Нернста и уравнению Гольдмана

Расшифровка электромиограммы.

Запись потенциалов действия сердечной мышцы человека (электрокардиография).

Регистрация потенциала повреждения скелетной мышцы лягушки.

Приготовить препарат икроножной мышцы лягушки. Один электрод гальванометра накладывают на неповрежденный участок мышцы препарата. Другой электрод накладывают на поврежденный участок мышцы нервно-мышечного препарата.

Записать величину отклонения стрелки гальванометра. Зарисовать схему опыта, в выводе указать величину тока повреждения икроножной мышцы лягушки.

Приложение 3.7.

Подготавливают электрокардиограф к работе по прилагаемой к нему инструкции. Испытуемого укладывают на кушетку. Накладывают электроды в соответствии с описанными видами наложения при биополярных отведениях и одновременно укрепляют электрод на правой ноге. Он является индифферентным и предназначен для заземления испытуемого. Чтобы обеспечить хороший электрический контакт, между электродами и кожей помещают марлю или фильтровальную бумагу смоченную 10%-ным раствором NaCl. Записывают калибровочный сигнал (1мВ = 1 см).

Для удобства и точности расшифровки электрокардиограммы (ЭКГ) регулятор скорости протяжки ленты устанавливают на 100 или 50 мм/с. После этого делают запись в описанных выше отведениях, отмечая на ленте вид отведения.

ЭКГ, зарегистрированную во втором отведении, вклейте в протокол опыта. Отметьте вид отведений, зубцы и интервалы соответствующими обозначениями. Определите по ЭКГ положение электрической оси сердца, продолжительность сердечного цикла и частоту сердечных сокращений. Опишите форму и амплитуду зубцов: Р, Q, R, S и T. Измерьте интервалы Р - Q, QR S, QT. Сравните с типичной ЭКГ. На основании проведенного анализа ЭКГ охарактеризуйте функциональное состояние сердца испытуемого и отклонения, если они имеются.

Приложение 3.8.

Вклейте полученную электромиограмму в тетрадь протоколов опытов, в выводе объясните появление биотоков в мышце, изменение количества импульсов и их амплитуды в зависимости от активности мышц.

Приложение 3.9.

Величину мембранного потенциала можно определить, используя формулу Нернста:

Е_м = Е_к = RT / nF ln [ K⁺]_н / [ K⁺]_вн

Где Е_м – разность потенциалов между внутреннейи наружной сторонами мембраны; Е_к – равновесный потенциал для ионов калия; R – газовая постоянная; Т – абсолютная температура; n – валентность иона; F – число Фарадея; [ K⁺]_вн -внутренняя и [ K⁺]_н - наружная концентрация ионов калия.

Если перейти от натуральных логарифмов к десятичным и подставить в уравнение числовые значения констант, то уравнение примет вид:

Е_к = 61,5 log [ K⁺]_н / [ K⁺]_вн, при 37^о С.

Более точно величину мембранного потенциала можно рассчитать по уравнению Гольдмана:

Е_м = RT / nF ln P_k[ K⁺]_вн +P_Na[ Na⁺]_вн +P_Cl[ Cl^-]_н / P_k[ K⁺]_{н +}P_Na[ Na⁺]_{н +} P_Cl[ Cl^-]_вн,

Где P_k, P_Na, P_Cl - проницаемость для ионов калия, натрия и хлора.

Е_м – мембранный потенциал; R – газовая постоянная; Т – абсолютная температура; F – число Фарадея; [ K⁺]_н , [ K⁺]_вн, [ Na⁺]_н, [ Na⁺]_вн,[ Cl^-]_н, [ Cl^-]_вн – концентрации К⁺, Na⁺ и Сl^- снаружи (н) и внутри (вн) клетки.

Формула Нернста для потенциала действия:

Е_д = Е_м + Е_инв = RT / FZ ln [ K⁺]_вн / [ K⁺]_н + ln [ Na⁺]_н / [ Na⁺] _вн

Во время МПД увеличивается проницаемость мембраны для ионов натрия. Расчеты показали, что если в состоянии покоя соотношение констант проницаемости мембраны для К⁺, Na⁺ и Cl^– равно 1: 0,04: 0,45, то при МПД – Р_K: Р_Na: Р = 1: 20: 0,45. Следовательно, в состоянии возбуждения мембрана нервного волокна не просто утрачивает свою избирательную ионную проницаемость, а, напротив, из избирательно проницаемой в покое для ионов калия она становится избирательно проницаемой для ионов натрия.

Приложение 4.

Дата добавления: 2015-05-10