Упражнение 2. Определение температурного коэффициента и энергии активации сокращения сердца лягушки.

Для выполнения указанной работы необходимо регистрировать ритм сокращений сердца при двух или трех температурах с разницей в 10⁰С.

Предварительно готовят три влажные камеры, в одной из которых устанавливают комнатную температуру, а в двух других – на 10⁰С выше и ниже комнатной. Камерами служат химические стаканчики или колбы, на дно которых наливают воду и закрывают пробкой. Одну из камер оставляют на столе в том месте, где нет заметных перепадов температуры, вторую камеру помещают в термостат с определенной температурой, третью погружают в сосуд, наполненный смесью воды со снегом и льдом. В пробках укрепляют небольшие термометры, просверливают отверстия, вставляют в них канюлю Штрауба с укрепленным на ней сердцем. До помещения канюли в камеру отверстие в ней необходимо закрыть специальной пробочкой (оно должно быть достаточно широким), а верхний конец канюли несколько расширить. Термометр укрепляют в пробирке с таким расчетом, чтобы его ртутный резервуар резервуар находился на одном уровне с препаратом сердца.

Отпрепарированное сердце лягушки, укрепленное на канюле, помещают во влажную камеру с комнатной температурой и через 5-10 мин определяют ритм его сокращений. Для этого с началом отсчета включают секундомер и выключают его на 20-м или 30-м отсчете. Повторяют эту операцию 3-4 раза и находят среднюю величину числа сокращений в минуту. Переносят канюлю с сердцем во влажную камеру термостата с требуемой температурой и определяют ритм сокращений по способу, описанному выше. Затем уже при комнатной температуре наблюдают за восстановлением исходного ритма. Аналогичные опыты проводят при пониженной температуре в камере. По полученным данным рассчитывают температурный коэффициент Q₁₀ и энергию активации по приведенной выше формуле.

Для поддержания постоянной температуры используют специальный прибор – водяной термостат с автоматической регулировкой подаваемого извне тепла.

Пример. В опыте установлено, что сердце лягушки при 10⁰С (Т₁ = 273 + 18 = 291) совершает 20 сокращений за 38 с, при 28⁰С (Т₂ = 273 + 28 = 301) – 20 сокращений за 20 с.

На основании полученных данных вычисляем, какое количество сокращений (в минуту) произошло при той или иной температуре: при

28⁰С - 60 = 60, при 18⁰С - 60 = 31 сокращение в минуту, т.е. Q₁₀ = = 1,9.

Подставив в формулу (1.1) значение десятичного логарифма величины Q₁₀, равное 0,27875, и выразив показания температуры в градусах абсолютной шкалы, получим численную величину энергии активации:

Е = 0,46(273 + 18) (273 + 28) 0,27875 = 11,2 кДж/моль.

Приготовление препарата сердца лягушки.

Зондом разрушают спинной мозг лягушки и прикалывают ее на перепаровальную ванночку. Приподняв пинцетом кожу на брюшке, делают крестообразный разрез и разводят кожу в стороны. Тщательно вытерев ножницы, вводят кончик одной бранши под грудину, перерезают ее, а затем плечевой пояс посередине. Раздвинув в стороны верхние конечности, раскрывают грудную клетку. Чтобы грудина не мешала дальнейшей препаровке, разрезают мышцы по бокам от нее и откидывают костно-мышечный лоскут вниз.

Сердце освобождают от перикарда, разрезав его глазными ножницами, и перерезают уздечку. При помощи глазных пинцетов и тонких стеклянных крючков подводят лигатуры под правую и левую дуги аорты, нижнюю полую вену, правую и левую легочные вены. Особенно осторожно следует подводить лигатуру под нижнюю полую вену, тонкие стенки которой легко рвутся. Для удобства можно слегка захватить серфином и приподнять верхушку сердца. Крепко завязывают лигатуру на легочных венах, нижней полой вене и правой дуге аорты. Затем делают надрез на левой дуге аорты выше ее луковицы (примерно половину диаметра сосуда) и вводят в разрез конец канюли с налитым в нее рингеровским раствором. Канюлю во время ведения нужно держать горизонтально. В момент систолы кончик канюли проталкивают в полость желудочка. Усилие при этом применять не следует, чтобы не порвать сердце. Если конец канюли не попал в карман клапана, канюля пройдет в желудочек очень легко, если она застряла, надо слегка оттянуть ее назад и при следующей систоле повторить попытку.

Появление в канюле струйки крови говорит о том, что введена она правильно. Лигатуру, которая закрепляет сердце на канюле, завязывают двойным узлом.

Сердце изолируют перерезанием сосудов дистальнее лигатуры (сосуды, кроме левой дуги, можно перерезать до введения канюли).

Длинной тонкой пипеткой в канюлю несколько раз вливают рингеровский раствор и отсасывают его. Промывают сердце до тех пор, пока кровь не перестанет поступать из полости сердца. Если на кончике канюли образуется сгусток, его вымывают струей раствора из пипетки.

Сердце снаружи отмывают рингеровским раствором и помещают во влажную камеру. Во время опыта высота столба раствора в канюле должна быть постоянной (не ниже 2-3 см), иначе ритм сердца будет неравномерным.