Лабораторная работа № 4. Тема: « Биоэлектрические явления»

Тема: «Биоэлектрические явления»

Цель работы: познакомится с биологическими методами индикации определения биологических явлений. Овладеть техникой воспроизведения классических экспериментов, сыгравших исключительную роль в развитии физиологии.

Оборудование: электростимулятор, электроды, штатив с медным крючком и цинковой пластинкой, набор инструментов, стеклянные палочки, препаровальная доска, вата, физиологический раствор, пипетка, лягушка.

Наличие биоэлектрических явлений было доказано в XVIII веке итальянским ученым Луиджи Гальвани. Для этого он проделал два опыта: I-й опыт «балконный» имеет только историческое значение, так как доказывает наличие разности потенциалов между разноименными металлами, а не наличие биотоков; II-й опыт Гальвани доказал наличие биотоков.

Матеуччи открыл биотоки действия, которые возникают при активном состоянии ткани (см. опыт вторичного сокращения). Теоретическое обоснование биотоков было дано в мембранно-ионной теории, выдвинутой Бернштейном в начале XX века и дополненной в 50-х годах Ходжкиным, Хаксли, Катцем. В этой теории важная роль отводится плазматической мембране, ее структуре и свойствам, а также наличию ионной ассиметрии между клеткой и окружающей средой. Мембранный потенциал покоя (МПП) - это разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны. Потенциал действия (ПД) - это быстрое колебание мембранного потенциала, вызванное действием подпороговых или надпороговых раздражителей.

В относительном физиологическом покое внутренняя поверхность мембраны имеет отрицательный заряд, а наружная - положительный. Это обуславливает наличие токов покоя. При возникновении ПД происходит перезарядка мембраны: возбужденный ее участок на поверхности приобретает отрицательный заряд, а внутри - положительный. Поэтому между возбужденным и невозбужденным участками поверхностной мембраны возникает ток действия.

Ход работы:

I-й опыт Гальвани: разрушают у лягушки головной и спинной мозг. Перерезают туловище впереди от сочленения позвоночника с костями таза. Удаляют переднюю часть тела. Снимают кожу с задних лапок. Удаляют кости таза, копчиковую кость и остатки внутренностей. Кладут корешки пояснично-крестцового сплетения на медную или цинковую пластинку гальванического пинцета. Второй пластинкой касаются тканей бедра. В момент прикосновения возникают сокращения мышц лапок. Зарисовать схему опыта. Объяснить причину раздражающего действия биометаллического пинцета.

II-й опыт Гальвани: готовят препарат задней лапки лягушки. Седалищный нерв отделяют стеклянными крючками на всём протяжении до коленного сустава и пересекают вблизи позвоночника. Кладут препарат на стеклянную пластинку. Рассекают мышцу бедра в поперечном направлении и тотчас же набрасывают на нерв. При этом следят, чтобы он одновременно коснулся поврежденного и неповрежденного участка мышц. Зарисовать схему опыта и дать объяснение возникшему мышечному сокращению.

Опыт вторичного сокращения Матеуччи (доказательство токов действия): готовят два нервно-мышечных препарата задних лапок лягушки, сохраняя всю голень с лапкой. Седалищные нервы у обоих препаратов выделяют стеклянными крючками от позвоночника до коленных суставов. Седалищный нерв 1-го препарата помешают на электроды, соединенные со стимулятором. Нерв 2-го препарата набрасывается на мышцу 1-го. После этого седалищный нерв 1-го подвергают раздражению прерывистым током средней силы в течение нескольких секунд. При этом возникают титанические сокращения икроножных мышц обеих препаратов. Сокращение мышц 2-й лапки называется вторичным. Объясните наблюдаемые явления. В чем причина сокращения мышц второй лапки?

Контрольный опыт: перевязать седалищный нерв 2-го препарата и повторить раздражение индукционным током. Вторичного сокращения не будет. Зарисовать схему опыта. Сделать выводы о раздражающем влиянии токов действия на нерв.

Задание:

1.Зарисуйте в тетрадь схемы опытов Гальвани и опыта вторичного сокращения.

2. Сделайте вывод по проделанным опытам.

Контрольные вопросы:

1. Почему 1-й опыт Гальвани не доказывает наличие биотоков?

2. Почему 2-й опыт Гальвани доказывает наличие биотоков?

3. Объясните основные положения мембранно-ионной теории происхождения биотоков.

4. Как можно зарегистрировать биотоки покоя?

5. Каков механизм возникновения потенциала действия?