WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Упражнение 1. Изучение активного транспорта ионов натрия через кожу лягушки На примере кожи лягушки можно убедиться, что в организме совершается ряд процессов, связанных с активным переносом веществ, в частности, ионов натрия, против концентрационного градиента. Возникающая при этом разность потенциалов между поверхностями кожи может быть скомпенсирована внешней ЭДС. При этом перенос ионов через кожу под влиянием полей невозможен, так же, как и путем диффузии, если растворы по обе стороны кожи идентичны. Между тем однонаправленный поток ионов натрия продолжает осуществляться; о его величине можно судить по току компенсационной цепи. Активный перенос ионов связан с обменом веществ. Метаболические яды приводят к существенному снижению или прекращению переноса ионов натрия и исчезновению разности потенциалов.

Принадлежности: экспериментальная камера, иономер, микроамперметр, батарея, потенциометр, раствор Рингера для холоднокровных.

Ход работы 1. Помесить кожу лягушки на предварительно смазанное вазелином резиновое уплотнение одной из половин камеры. Затем смазать вазелином уплотнение второй половины и соединить камеру, вставляя шпильку в отверстие и плотно затягивая клеммами.

2. В рабочие отделения камеры залить раствор Рингера для холоднокровных.

3. Подключить приборы по схеме (рис. 5). Источник напряжения подключить так, чтобы его ЭДС была противоположной ЭДС кожи лягушки (регулировать потенциометром, пока показания микроамперметра не будут равны 0).

Рис.5. Схема измерения тока ионов через кожу лягушки:

1 - иономер, 2 - микроамперметр, 3 - электроды, 4 - экспериментальная камера, 5 - кожа лягушки 4. Замерить разность потенциалов на коже лягушки и регистрировать ее динамику в течение 15 минут.

5. Включив компенсационную цепь и постепенно увеличивая напряжение, компенсировать разность потенциалов на коже, добиваясь нулевого показания иономера. Величина тока в цепи позволит рассчитать поток ионов натрия и константу проницаемости для активного транспорта (число переноса). Ток в цепи равен:

I = e S p, где е -заряд электрона 1,610-19 К, S - площадь поверхности кожи лягушки, через которую потекает ток (см2), p - число ионов, проходящих через единицу площади кожи лягушки в единицу времени (число переноса).

6. Измерить ток в цепи компенсации в начале опыта, через 10, 20 и 30 мин.;

установить, изменилось ли число переноса.

7. Такие же измерения провести на коже лягушки, обработанной спиртом или эфиром. Сравнить полученные результаты. Построить график изменения числа переноса со временем.

Упражнение 2. Исследование односторонней проницаемости кожи лягушки или иной живой ткани для метиленового синего Принадлежности: стеклянные цилиндры, 0,05% - ный раствор метиленового синего на растворе Рингера для холоднокровных.

Ход работы 1. Лоскуты кожи со спины лягушки или иной покровной ткани укрепить на одном конце стеклянных цилиндров: в одном случае - эпителием наружу, в другом - эпителием внутрь.

2. Убедиться в герметичности крепления, для чего наполнить цилиндры раствором Рингера.

3. Заменить растворы Рингера на равные объемы раствора метиленового синего и погрузить цилиндры в стаканчики с известным количеством раствора Рингера. Следить, чтобы уровни раствора красителя в цилиндрах и раствора Рингера в стаканчиках совпадали.

4. Стаканчики с цилиндрами поместиь на 2 - 3 часа в термостат, отрегулированный на 22° С.

5. Построить градуировочную кривую на фотоколориметре, используя ряд концентраций метиленового синего, начиная с 0,0001% -ного раствора. Порядок работы с фотоколориметром описан в теме 2 (упражнение 1). Использовать светофильтр 670 нм. Ручку “Чувствительность” установить в полжения, отмеченные красным цветом.

6. Колориметрируя содержимое бюксов, определить количество красителя, прошедшее через кожу лягушки.

7. Аналогичные опыты провести с кожей лягушки, предварительно помещенной на 30 мин.: а) в дистиллированную воду, б) в спирт крепостью 70%, в) в 0,125 М р-р KCl.

8. По результатам опыта построить таблицу или графики.

Тема 4. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Под электропроводностью понимают величину, обратную электрическому сопротивлению, а величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводностью. Применение постоянного тока для измерения сопротивления биологических объектов весьма ограниченно, так как их электропроводность меняется во время прохождения через них тока. Это явление обусловлено ЭДС поляризации, что связано со способностью живых клеток накапливать заряды при прохождении через них тока, т.е. емкостными свойствами биологических объектов. Поляризационные явления могут быть элиминированы при достаточно высокой частоте тока, что привело к широкому распространению методов измерения сопротивления биологических тканей при переменном токе.

Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ Цель работы: изучить зависимость электропроводности (сопротивления) биологических тканей от их состояния.

Задачи работы: а) определить импеданс листа растения в нормальном состоянии, при обработке парами эфира и после нагревания; б) установить зависимость сопротивления суспензии дрожжей от ее концентрации в нормальном состоянии и после нагревания.

При прохождении переменного тока различной частоты через живую ткань отмечается явление дисперсии электропроводности, когда при повышении частоты тока сопротивление живой ткани уменьшается до некоторой предельной величины. Это явление обусловлено гетерогенностью клеточных структур и веществ цитоплазмы, а также структурированной организацией клетки. При действии внешнего электрического поля происходит ориентация всех заряженных частиц, молекул, ионов и диполей, а также структур с индуцированным зарядом против поля. Ионы при перемещении по полю накапливаются на внутренних и клеточной мембранах. Все эти факторы создают емкостное сопротивление внешнему электричекому току. При изменении частоты тока происходит перезарядка мембран, переориентация молекул. Поскольку у молекул и структур различные размеры и величины зарядов, то они имеют различное время релаксации.

Поэтому с увеличением частоты тока часть из них (в первую очередь крупные частицы) не успевает переориентироваться и не участвует в создании внутренней ЭДС, вследствие чего ее величина уменьшается.

В первом приближении эта теория удовлетворительно объясняет явление дисперсии электропроводности живой ткани. Но она не вскрывает причин изменения ее электропроводности при различных физиологических состояниях.

Суммарная величина сопротивления называется импедансом. Она включает в себя геометрическую сумму активного и реактивного составляющих. Для моделирования проводниковых свойств живых тканей предлагается множество эквивалентных схем. На практике для определения сопротивления живых систем в основном используют мостовые схемы с параллельным включением сопротивления и емкости в компенсирующее плечо. Такая схема может лишь в первом приближении моделировать живые системы. Для схемы с параллельным соединением элементов импеданс выражается формулой:

R Z =, 2 1 + w R cгде R - активное сопротивление, Ом; c - емкость, Ф; f - частота тока, Гц; w=2f.

Принадлежности: генератор звуковой частоты, осцилограф, магазины сопротивлений и емкостей, камера с серебряными электродами.

Ход работы 1. Включить генератор низкой частоты и ручкой “Рег. выхода” установить напряжение 25 В (см. рис. 6).

Рис.6. Схема измерения дисперсии сопротивления и емкости живой ткани:

R1 и С1 - магазины сопротивлений и емкостей; RХ, CХ - измеряемые сопротивления и емкость;

1-осциллограф; 2 генератор напряжения 2. Включить осциллограф и после прогревания в течение 10 мин. отрегулироавть луч.

3. Проверить работу мостовой схемы. Для этого подключить имитат живой ткани включающий в себя активное сопротивление 12 кОм и реактивное - 0,мкФ, в плечо Х. Вращением ручек магазинов сопротивлений и емкостей уравновесить плечи по минимальной амплитуде колебаний луча осциллографа.

4. Удалить кожицу двух листьев толстянки или каланхоэ на участках, к которым будут прикладываться электроды рабочей камеры. (Старайтесь не повреждать внутренние ткани листа). Один лист поместить в стаканчик с водой и выдержать в течение 15 мин. при температуре 60° С. Другой лист расположить в рабочей камере и провести измерение его активного и реактивного сопротивлений при частотах 50, 100, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 и 16000 Гц. При рассчетах пользоватья формулами: RХ=R10; CХ=C0,1.

5. Провести те же измерения с листом убитым нагреванием. Одновременно первый лист выдержать в парах эфира в течение 15-20 мин. После выдержки в эфире вновь провести измерения сопротивлений.

6. Результаты представить в виде таблиц или графиков зависимости сопротивления, емкости и импеданса от десятичного логарифма частоты сигнала. Импеданс рассчитать по формуле, приведенной в теоретической части.

Лабораторная работа 2. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ В СРЕДЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Упражнение 1. Измерение сопротивления суспензии дрожжевых клеток При определении сопротивления взвесей клеток, имеющих сферическую форму, применяется формула Максвелла:

r1 r ( ) ( ) - 1 r1 r - = S r1 r + 2 r1 r + ( ) ( ), где r - удельное сопротивление всей системы, r1 - удельное сопротивление дисперсионной фазы, r2 - удельное сопротивление дисперсионной среды, S - относительный объем, занимаемый дисперсионной фазой (объемный индекс).

Ход работы 1. Приготовить 10 мл 10%-ной суспензии дрожжей в 5%-ном растворе глюкозы.

2. Отобрать 4 мл суспензии и разбавить ее таким же объемом раствора глюкозы.

3. Собрать схему (рис. 7). Измерение сопротивления вести при частоте Гц и напряжении 1 В.

Рис. 7. Схема для измерения сопротивления однородных клеточных взвесей:

1 - электроды, 2 - реохорд, 3 - осциллограф, 4 - генератор напряжения звуковой частоты 4. Определить константу прибора. Для этого в измерительную камеру поместить несколько капель 0,02 н раствора хлорида калия. Перемещая движок реохорда, добиться минимального колебания луча осциллографа. Сопротивление вычисляется по формуле:

R = R l1 l, где R - измеряемое сопротивление, l1 и l2 - соответствующие отрезки реохорда, R = 14,3 Ком.

Константа вычисляется по формуле: K=R, где =0,0024 Ом-1 - удельная электропроводность раствора хлорида калия данной концентрации.

5. Определить сопротивление 5%-ной и 10%-ной суспензий дрожжей.

6. Отцентрифугировать равные объемы суспензий при 5000 об. в течение мин. Центрифугирование проводить в пластмассовых пробирках. Измерить высоту всей взвеси (h1) и осадочного столбика (h2). Поскольку его поверхность скошена, то измерять нужно от основания столбика до середины уклона. Рассчитать объемный индекс: S = h1/h2. Провести измерение сопротивлений надосадочных жидкостей.

7. Рассчитать по формуле Максвелла сопротивление дисперсионной фазы.

8. Взболтать 5%-ную культуру и нагреть ее при температуре 60° С в течение 15 мин. Измерить сопротивление.

Лабораторная работа 3. ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ Принадлежности: осциллограф; стимулятор ЭСЛ-2; коммутатор; камера с серебряными электродами; лягушки.

Сопротивление биологических объектов зависит от величины проходящего через них тока и длительности его прохождения. У ряда объектов сопротивление также зависит от направления прохождения тока, т.е. наблюдается выпрямляющее свойство. Это свойство характеризует коэффициент выпрямления - отношение сопротивлений объекта, замеренных при одинаковом прямом и обратном напряжении. Для определения электропроводности объекта пользуются методом снятия вольт-амперных характеристик. Вольт-амперная характеристика - это зависимость величины падения напряжения на объекте от величины проходящего тока. В связи с тем, что при длительном прохождении постоянного тока происходит поляризация электродов, измерения электропроводности ведут короткими импульсами тока и используют электроды из благородных металлов: платина, серебро.

Ход работы 1. Собрать схему (рис.8).

Рис. 8. Схема для измерения вольт-амперной характеристики:

1 - стимулятор; 2 - осциллограф; 3 - объект измерения 2. Включить стимулятор и осциллограф. Развертка осциллографа должна работать в ждущем режиме и запускаться от синхроимпульсов стимулятора. Режим работы стимулятора: длительность импульса - от 500 мс до 1 с, частота следования 0,5 Гц. Переключатель диапазонов амплитуды - между “х 0,1” и “х 1”.

Откалибровать усилительную систему осциллографа, пользуясь его собственным калибратором.

3. Вырезать из кожи лягушки кусочек, полностью закрывающий электроды.

4. Поместить кожу между электродами, следя при этом, чтобы прижим не был сильным.

5. С помощью осциллографа измерить падение напряжения на резисторе (Ur) и объекте (Uo) при следующих значениях амплитуды электрического импульса (U), подаваемого со стимулятора: 0,5; 1; 3; 5; 10; 20; 30; 40 В. Нужные значения амплитуды импульса выставляются ручкой “Амлитуда” стимулятора при положении переключателя диапазонов сначала “x 1”, а затем “x 10”. Измерения Ur и Uo произвести для обеих полярностей с тем, чтобы в итоге получить две вольтамперные характеристики для разных полярностей. Чтобы получить на экране изображение необходимых размеров, можно менять коэффициент усиления осциллографа или коэффициент деления сигнала на его входе. Следует подвергать ткань воздействию электрических импульсов лишь короткое время, непосредственно в период измерений. В остальных случаях следует отключать выход стимулятора, ставя переключатель диапазонов амплитуды в среднее положение, например, между “x 1” и “x 10”.

6. Вычислить соответствующие каждому значению U величины I=Ur/R и Ro=Uo/I, где R - сопротивление резистора; Ro - искомое сопротивление исследуемой ткани.

7. Свести полученные результаты в таблицу:

U Ur I Uo Ro и построить вольт-амперные характеристики биологической ткани для обеих полярностей электрического импульса.

Тема 5. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Одной из задач изучения электрофореза коллоидных систем является измерение дзетта - потенциала (), который возникает между водной пленкой, адсорбированной поверхностью частицы, и всей остальной массой раствора. Величина дзетта-потенциала в норме относительно постоянна для поверхностей данного вида клетки или ее органоидов и может быть вычислена по формуле Эйнштейна-Смолуховского: =4vl/DU (абс. электрост. ед.), где - вязкость среды (для воды при +20° С равна 0,01 пуаз); v - скорость движения частицы (см/с); D - диэлектрическая постоянная, равная для воды 81; U - разность потенциалов между электродами в абсолютных электростатических единицах; l - расстояние между электродами в см.

Учитывая, что 1 В = 300-1 абс. электрост. ед., получаем =360000vl/DU (В).

Подставив значение диэлектрической проницаемости и вязкости воды, получаем =140vl/U=140v/Е (В), где Е - напряженность электрического поля (В/см).

Отношение линейной скорости частицы к градиенту потенциала электрического поля называется электрофоретической подвижностью частицы (U). Окончательно =140U.

Цель работы: изучить электрокинетические свойства живых объектов.

Задачи работы: исследовать движение дрожжевых клеток в электрическом поле и влияние его величины на скорость их перемещения.

Лабораторная работа. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ И ДЗЕТТА-ПОТЕНЦИАЛА ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК Принадлежности: микроскоп, окуляр-микрометр, камера для микроэлектрофореза, источник напряжения УИП-2, миллиамперметр, вольтметр, реостат, ключ двухклеммный, 3% - ный раствор агар-агара на растворе хлористого натрия.

Рис. 9. Схема для микроэлектрофореза:

1 - камера для микроэлектрофореза, 2 - реостат, 3 - ключ, 4 - миллиамперметр, 5 - вольтметр Ход работы 1. Приготовить смесь из 9 мл 8%-ного раствора сахарозы и 1 мл буферного раствора. В приготовленный раствор поместить небольшой кусочек дрожжей и тщательно размешать. Полученную суспензию поместить в камеру для микроэлектрофореза. Электроды должны контактировать с суспензией через агаровый мостик. Визуально проверить отсутствие разрывов в электрической цепи.

2. Поставить камеру под микроскоп и найти в фокусе дрожжевые клетки (объектив 8).

3. Включить источник питания и выставить по его стрелочному прибору напряжение около 150 В.

4. Замкнуть ключ в одно из двух положений и ползунком реостата установить ток в цепи 2-8 мА. Зафиксировать при этом величину напряжения между электродами. Отсутствие тока будет указывать на разрыв в цепи.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.