5.10. Вопросы для повторения

 

1.        Гальвани и Вольта считали друг друга неправыми в трактовке явлений «животного электричества» (т.е. электрофизиологии). Объясните, почему на самом деле каждый из них был со своей стороны все–таки прав.

2.        Клеточные мембраны разделяют электрические заряды, поэтому между их поверхностями создается разность потенциалов. Нарушает ли это правило электронейтральности? Обоснуйте ваше мнение.

3.        Какие структуры мембран обусловливают их емкость, а какие проводимость?

4.        Как связаны временные характеристики изменений трансмембранного потенциала с сопротивлением и емкостью мембраны?

5.        Если направить входящий ток одной и той же величины в две клетки разного размера, имеющие одинаковые мембраны, то в маленькой клетке потенциал изменится больше, чем в большой. Почему?

6.        Почему та сторона мембраны, где содержание основного проникающего катиона выше, заряжена отрицательно по отношению к другой стороне?

7.        Объясните, почему в искусственной системе с мембраной, абсолютно непроницаемой для всех ионов, кроме одного, содержание этого иона по разные стороны мембраны будет всегда неодинаковым?

8.        Что препятствует постепенной замене К⁺ на другие катионы во внутриклеточной среде живой клетки, проницаемой не только для К ⁺, но и для других ионов?

9.        Рассчитайте с помощью уравнения Нернста изменение потенциала, которое произойдет при увеличении в два раза содержания К⁺ во внеклеточной среде, если клетка в 100 раз более проницаема для К⁺, чем для какого–либо другого иона.

10.     Чему равны равновесные потенциалы в следующих трех случаях: а) [К ⁺]₀ = 3 мМ, [К⁺]_i =  150мМ;   б)   [Na⁺]₀=100   мМ,   [Na ⁺]_i =  10мМ;    в)    [Са²⁺]₀= 10 мМ,    [Са²⁺]_i =  10^–3 мМ.

11.     В 1939 г. Коул и Кертис сообщили, что во время ПД проводимость мембраны увеличивается, а емкость практически не изменяется. Объясните эти факты исходя из особенностей структуры мембраны и изменений этой структуры при возбуждении.

12.     Приведите две основные группы фактов, свидетельствующие о том, что входящий ток, отвечающий за фазу нарастания потенциала действия, обусловлен ионами Na ⁺ .

13.     Каким образом Ходжкин и Хаксли показали, что фаза реполяризации (т.е. восстановления потенциала покоя) ПД частично обусловлена повышением калиевой проницаемости?

14.     Играет ли работа натриевого насоса непосредственную роль в возникновении ПД? Обоснуйте вашу точку зрения.

15.     Какова косвенная роль натриевого насоса в возникновении ПД?

16.     Объясните с позиций современной ионной гипотезы  и  представлений  о  ионных  каналах следующие классические факты: а) наличие порогового потенциала; б) наличие овершута, подчиняющегося закону «все или ничего»; в) рефрактерность; г) аккомодацию.

17.     Рассчитайте, какое (примерно) количество ионов натрия должно пройти через каждый квадратный сантиметр поверхности аксона для того, чтобы возник ПД с амплитудой 100 мВ. Напомним, что 1 моль–экв. заряда соответствует 96 500 Кл, емкость мембраны обычно составляет 10 ^–6 Ф/см², а число Авогадро равно 6,022 х х 10²³ молекула–моль^–1.

18.     Почему в волокнах большого диаметра содержание ионов после нескольких ПД практически не изменяется, а в волокнах очень малого– меняется существенно?

19.     Цикл Ходжкина служит примером положительной обратной связи в биологических системах. Учитывая, что положительные обратные связи дестабилизируют процессы, как вы можете объяснить, что амплитуда переднего фронта ПД ограничена?

 

 

ЛИТЕРАТУРА

Aidley D.J. 1978. The Physiology of Excitable Cells, 2d ed., New York, Cambridge University Press.

Bullock Т.Н., Orkand R., Grinnell A.D. 1977. Introduction to Nervous Systems, New York, W. H. Freeman and Company.

Cooke I., Lipkin M. 1972. Cellular Neurophysiology, New York, Holt, Rinehart and Winston.

Hagiwara S., Byerly L. 1981. Calcium channel, Ann. Rev. Neurosci., 4, 69–125.

Hille B. 1985. Ionic Channels of Excitable Membranes, Sunderland, Mass., Sinauer.

Hodgkin A.L. 1964. The Conduction of the Nervous Impulse, Springfield, 111, Thomas.

Junge D. 1980. Nerve and Muscle Excitation, 2d ed., Sunderland, Mass., Sinauer.

Kandel E. R., Schwartz J. H. 1985. Principles of Neural Science, 2d. ed., New York, Elsevier.

Katz B.   1966.  Nerve,  Muscle and Synapse, New York, McGraw–Hill.

Keynes R.D., Aidley D.J. 1981. Nerve and Muscle, Cambridge, Cambridge University Press.

Tanouye M.A., Kamb C.A., Iverson L.E., Salkoff L. 1986. Genetics and molecular biology of ionic channels in Drosophila, Am. Rev. Neurosci., 9, 255–276.