Летучки и кр по физике

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 7

1.Почему потенциал покоя можно назвать калиевым потенциалом? Назовите потенциал покоя для клеток разного типа. Каков порядок этой величины?

2.Какие ионы и в каком направлении двигаются при деполяризации и реполяризации? Какой транспорт ионов создает мембранную разность потенциалов: пассивный или активный?

3.Какой факт указывает на то, что сенсор напряжения потенциалзависимого Na+ канала имеет связанные заряды?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитать приблизительную величину потенциала покоя (ПП) в волокне скелетной мышцы кролика при температуре 37˚С.

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 8

1.Проанализируйте уравнение Гольдмана для условий возникновения возбуждения. Запишите формулу, по которой можно приближенно рассчитать потенциал инверсии.

2.Что покажет вольтметр, если клетка находится в состоянии покоя, в случае замены аксоплазмы на межклеточную жидкость, а межклеточной жидкости на аксоплазму?

3.Роль потенциала покоя в жизнедеятельности клетки. Как можно увеличить возбудимость мембраны?

4.Рассчитайте потенциал покоя гигантского аксона кальмара, если известно, что концентрация ионов натрия снаружи равна 440 мМ, а внутри его 49 мМ, концентрация ионов калия снаружи равна 10 мМ, а внутри его 340 мМ (температура равна 20˚С).

5.Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 9

1. Как выглядит потенциал действия на экране электронного осциллографа?

232

Запишите формулу для расчета потенциала действия.

2.В каких направлениях (в клетку или из клетки) в результате диффузии при проницаемой мембране пойдут ионы: а) К+; б) Na+; в) Cl-?

3.От чего зависит величина проницаемости для ионов Na+– от состояния канала или от числа работающих каналов? Какими свойствами должен обладать сенсор напряжения потенциалзависимого канала?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитать приблизительную величину потенциала инверсии (ПИ) в предсердном волокне миокарда человека при температуре 37˚С.

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 10

1.Чем определяется амплитуда потенциала действия? Какие процессы происходят в плазмолемме при деполяризации и реполяризации?

2.Нарисуйте ионные токи через мембрану аксона, если потенциал на

мембране +30мВ и:

а) тетрадоксином заблокированы Na+- каналы;

б) тетраэтиламмонием заблокированы К+ – каналы.

3.Как изменится возбудимость мембраны, если уменьшить модуль ПП?

4.Потенциал покоя нерва конечности краба равен -89 мВ. Чему равна концентрация ионов калия внутри нерва, если снаружи она составляет 12 мМ (концентрация ионов натрия внутри нерва 50 мМ, а снаружи его 460 мМ)? Принять температуру равной 20˚С.

5.Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 11

1.Роль ионных насосов и ионных каналов при возбуждении.

2.Длительность и характер какой фазы и как изменится, если заблокировать потенциалзависимый К+ – канал?

3.От чего зависит величина критического мембранного потенциала?

4.Среднее значение концентрации ионов калия, натрия и хлора в

аксоплазме гигантского аксона кальмара равны соответственно 410, 49 и 40 моль·м-3. В морской воде концентрация этих же ионов равна 10, 460 и 540 моль·м-3. Вычислите потенциал Нернста для каждого из этих ионов при 27˚С.

5.Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый

233

график).

Вариант 12

1.Каково принципиальное различие между потенциалзависимыми и потенциал независимыми ионными каналами?

2.Как изменится потенциал инверсии в случае замены аксоплазмы на межклеточную жидкость, а межклеточной жидкости на аксоплазму?

3.Как можно уменьшить возбудимость мембраны?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала покоя (ПП) поперечнополосатого мышечного волокна лягушки при температуре 17˚С:

5.Чему равна напряженность электрического поля на мембране в

состоянии покоя, если концентрация ионов калия внутри клетки 125 ммоль·л-1, снаружи 2,5 ммоль·л-1, а толщина мембраны 8 нм?

Вариант 13

1.По какому признаку мембраны подразделяются на возбудимые и невозбудимые? Какие ткани принято относить к возбудимым?

2.Как изменится потенциал инверсии, если не меняя концентраций К+, уравнять концентрации Na+ в межклеточной жидкости и аксоплазме?

3.Нарисуйте графики ионных токов Na+ и K+ через потенциалзависимые каналы. Какие каналы более инерционны.

4.Определите равновесный мембранный потенциал на мембране (температура 20˚С) при отношении концентраций натрия снаружи и внутри клетки: а) 1:1; б) 10:1; в) 100:1.

5.Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 14

1.Как реагируют на раздражители невозбудимые мембраны? Что означает градуальность этой реакции?

2.Как можно разделить токи К+ и Na+? Какие вещества для этого используют?

3.Получите формулу потенциала инверсии из формулы Гольдмана.

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала инверсии (ПИ) поперечнополосатого мышечного волокна лягушки при температуре 17˚С:

234

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 15

1.Сформулируйте закон «все или ничего». Опишите изменения состояния мембраны при возбуждении. Определите уровень критического мембранного потенциала по вольт-амперной характеристике возбудимой мембраны.

2.Нарисуйте потенциал действия в случае замены аксоплазмы на межклеточную жидкость, а межклеточной жидкости на аксоплазму.

3.От чего зависит длительность относительной фазы рефрактерности?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала покоя (ПП) миелинизированного аксона мотонейрона кошки при температуре 37˚С:

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 16

1.Что принято называть воротными токами? Какова их природа?

2.В каком состоянии импеданс мембраны клетки больше – при потенциале покоя или при потенциале инверсии? Почему?

3.Как изменится величина порогового напряжения, если увеличить модуль потенциала покоя?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала инверсии (ПИ) гигантского аксона кальмара при температуре 27˚С.

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

235

Вариант 17

1.От чего зависит величина потенциала на мембране в элементе Нернста? Формула Нернста. Какое состояние устанавливается на мембране: равновесное или стационарное?

2.Изменится ли длительность относительной рефрактерной фазы, если заблокировать потенциалзависимый К+- канал?

3.От чего зависит величина критического мембранного потенциала? Как изменится величина порогового напряжения, если увеличить модуль потенциала покоя?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала инверсии (ПИ) в волокне скелетной мышцы кроликах при температуре 37˚С.

5. Рассчитайте напряженность поля при потенциале инверсии, используя среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Вариант 18

1.Чем определяется амплитуда потенциала действия? Какие процессы происходят в плазмолемме при деполяризации и реполяризации?

2.Нарисуйте ионные токи через мембрану аксона, если потенциал на

мембране +30мВ и:

а) тетрадоксином заблокированы Na+– каналы;

б) тетраэтиламмонием заблокированы К+– каналы.

3.Как изменится возбудимость мембраны, если уменьшить модуль ПП?

4.По данным об ионном составе цитоплазмы и межклеточной жидкости рассчитайте приблизительную величину потенциала покоя (ПП) в волокне скелетной мышцы кроликах при температуре 37˚С.

среднее значение толщины клеточной мембраны (смотри прилагаемый график).

Практическое заниятие №20. Распространение возбуждения по возбудимым мембранам. Биофизические основы электрокардиографии.

Вариант 1

1. Какой смысл вкладывают в понятие «бездекрементное распространение возбуждения»? Что понимают под декрементом электрического потенциала во времени?

236

2.Зарисуйте схему, иллюстрирующую механизм возникновения внеклеточного потенциала возбуждения (двухфазного потенциала действия).

3.Как, пользуясь электрокардиограммой, определить величину биопотенциалов сердца в различные моменты сердечного цикла?

4.Определите сдвиг мембранного потенциала на участке плазмолеммы нервной клетки рыбы в 2мм от точки его возникновения (U0 =

гигантского аксона каракатицы, принимая фактор надежности равным 3, а

удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 100 мкм, Cм = 1,2 мкФ·см-2 , Rм = 9,2 кОм·см2.

Вариант 2

1.Почему возбудимая мембрана способна проводить волну возбуждения без декремента потенциала действия?

2.Чем отличаются биопотенциалы целого нерва, мышцы и любого другого органа, включающего возбудимые ткани, от потенциалов действия отдельных клеточных элементов, образующих данный орган? Перечислите основные электрограммы, регистрируемые на поверхности человека.

3.Как, пользуясь электрокардиограммой, определить частоту сердечных сокращений?

4.Рассчитайте сдвиг потенциала на участке мембраны гигантского аксона каракатицы в 3 мм от точки расположения катода, источника постоянного тока, λ = 4 мм (считать электрод точечным, в точке под электродом U0 = 20 мВ).

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране гигантского аксона каракатицы, принимая фактор надежности равным 3, а

удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 250 мкм, Cм = 1,1 мкФ·см-2 , Rм = 1,5 кОм·см2.

Вариант 3

1.Что такое постоянная времени? Запишите уравнение, отображающее декремент электрического потенциала в пространстве (вдоль координаты).

2.Что принято считать моделью реального генератора биопотенциалов, регистрируемых в виде электрограмм?

3.Как, пользуясь электрокардиограммой, определить положение анатомической оси сердца?

4.Найдите сдвиг потенциала на субсинаптической мембране нервной клетки моллюска через 3 мс после возникновения ВПСП амплитудой 40 мВ, τ = 50 мс.

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране аксона, входящего в состав нерва ноги омара, принимая фактор надежности равным

3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 30 мкм, Cм = 1,3 мкФ·см-2 , Rм = 2,3 кОм·см2.

237

Вариант 4

1.Что влияет на скорость бездекрементного распространения возбуждения по нервным и мышечным волокнам? По каким путям происходило повышение этой скорости в ходе эволюции животного мира?

2.Каковы особенности электрического диполя сердца?

3.Перечислите возможные помехи, искажающие электрокардиограмму.

4.Определите сдвиг мембранного потенциала на участке

плазмолеммы в 2мм от точки его возникновения (U0 = 30 мВ) в портняжной мышце лягушки, λ=0,8мм.

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране волокна портняжной мышцы лягушки, принимая фактор надежности равным

3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 50 мкм, Cм = 7 мкФ·см-2 , Rм = 1,5 кОм·см2.

Вариант 5

1.Нарисуйте схему мякотного (миелиного) нервного волокна. Чем отличается аксолемма перехватов Ранвье от участка аксолеммы, покрытой миелином? Какими преимуществами обладает сальтаторное проведение нервных импульсов?

2.Что необходимо учитывать при переходе от ре отдельного диполя к суммарному дипольному моменту целого органа, изменяющемуся при распространении по нему возбуждения?

3.Что больше: скорость распространения электрического сигнала по проводам морского телеграфа или скорость распространения нервного импульса по миелиновым волокнам? Почему?

4.Рассчитайте сдвиг потенциала на участке мембраны в 3 мм от точки расположения катода, источника постоянного тока, в гигантском аксоне

кальмара, λ=2,5 мм (считать электрод точечным, в точке под электродом U0

= 20 мВ).

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране

мышечного волокна кошки, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 10

мкм,

Cм = 3 мкФ·см-2 , Rм = 1,4 кОм·см2.

Вариант 6

1.Дайте определение синапса, выразив как структурные, так и функциональные его особенности.

2.Перечислите кардинальные различия в мембранных потенциалах типичных и атипичных миокардиальных волокон. Зарисуйте эти мембранные потенциалы.

3.Что представляет собой сердце согласно теории Эйнтховена?

4.Найдите сдвиг потенциала на субсинаптической мембране через 3 мс после возникновения ВПСП амплитудой 40 мВ для мотонейрона жабы,

238

τ =4,3 мс.

5. Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране гигантского аксона каракатицы, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 90

мкм,

Cм = 1,3 мкФ·см-2 , Rм = 9,5 кОм·см2.

Вариант 7

1.Назовите два основных типа синаптической передачи. Как осуществляется электрическая синаптическая передача? Нарисуйте схему синапса с химической передачей.

2.Что является самой характерной чертой мембранных потенциалов атипичных миокардиальных волокон? Какое свойство миокарда связано с особенностями их электрогенеза?

3.Возможен ли процесс на мембране, при котором навстречу одновременно текут потоки различных ионов, имеющих одинаковый знак заряда?

4.Определите сдвиг мембранного потенциала на участке

плазмолеммы в 2мм от точки его возникновения (U0 = 30 мВ) в волокне разгибателя пальца лягушки, λ=1,1 мм.

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране

гигантского аксона каракатицы, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 230 мкм,

Cм = 1,5 мкФ·см-2 , Rм = 1,3 кОм·см2.

Вариант 8

1.Проследите последовательность химической синаптической передачи.

2.Нарисуйте схему распространения возбуждения по миокарду, обозначив на ней основные элементы так называемой проводящей системы сердца.

3.Сравните длительность потенциала действия кардиомиоцита с потенциалом действия аксона.

4.Рассчитайте сдвиг потенциала на участке мембраны в 3 мм от точки расположения катода, источника постоянного тока, в волокне нерва ноги омара, λ=1,6 мм (считать электрод точечным, в точке под электродом

U0 = 20 мВ).

5. Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране аксона нерва ноги омара, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 50 мкм,

Cм = 1,4 мкФ·см-2 , Rм = 2,5 кОм·см2.

Вариант 9

1. В чем различие между сдвигами мембранных потенциалов в

240

удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 110

мкм,

Cм = 1,6 мкФ·см-2 , Rм = 9,4 кОм·см2.

Вариант 12

1.В каких волокнах наблюдается сальтаторное проведение возбуждения? Какими преимуществами по сравнению с непрерывным оно обладает?

2.Что представляет собой система стандартных отведений? Почему необходимо зарегистрировать минимум три отведения? Зарисуйте треугольник Эйнтховена.

3.Как, пользуясь электрокардиограммой, определить величину биопотенциалов сердца в различные моменты сердечного цикла.

4.Найдите сдвиг потенциала на субсинаптической мембране волокна портняжной мышцы лягушки через 3 мс после возникновения ВПСП амплитудой 40 мВ, τ = 10,3 мс.

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране

гигантского аксона каракатицы, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 230 мкм,

Cм = 1,4 мкФ·см-2 , Rм = 1,6 кОм·см2.

Вариант 13

1.Дайте определение синапса. Нарисуйте схему синапса с химической передачей. Объясните функциональное назначение его основных частей.

2.Внутри треугольника Эйнтховена изобразите ИЭВС в определенный момент и спроецируйте его на стороны треугольника. Какой процесс

отображает каждый из зубцов электрокардиограммы: P, Q, R, S, T?

3.Как, пользуясь электрокардиограммой, определить частоту сердечных сокращений?

4.Определите сдвиг мембранного потенциала на участке плазмолеммы нервной клетки рыбы в 3мм от точки его возникновения (U0 =

30мВ), λ = 4 мм.

5.Рассчитайте скорость проведения возбуждения по мембране аксона

нерва ноги омара, принимая фактор надежности равным 3, а удельную электропроводность цитоплазмы волокна 0,5 См·м-1 при r = 40 мкм,

Cм = 1,5 мкФ·см-2 , Rм = 2,6 кОм·см2.

Вариант 14

1.Запишите уравнения, отображающие декремент электрического потенциала в пространстве и с течением времени. Какой смысл вкладывается в понятие «бездекрементное распространение возбуждения»?

2.Запишите средние значение амплитуды каждого зубца в стандартных отведениях ЭКГ. Что оценивают по интервалам ЭКГ?