Sprawozdanie z ćwiczenia nr 1 Data wykonania ćwiczenia: 14.11.2011

Data oddania sprawozdania:28.11.2011

Tytuł ćwiczenia:

Potencjały czynnościowe u roślin – pomiar potencjału elektrycznego metodą zewnątrzkomórkową

Wykonujący ćwiczenie: Sagan Paweł

Wstęp

Pomiędzy komórką a otoczeniem występuje różnica potencjałów nazywana potencjałem spoczynkowym. Przyczyną jego występowania jest nierównomierny rozdział jonów między wnętrzem komórki i środowiskiem, w czym udział biorą takie struktury błon plazmatycznych jak pompy, transportery i kanały jonowe. Potencjał spoczynkowy wacha się w przedziale od -65mV do -90mV. Zjawisko powstawania potencjału spoczynkowego jest spowodowane tendencją jonów potasowych do przepływania zgodnie z gradientem. Najczęściej stężenie tych jonów jest większe wewnątrz komórki. Jednak gdy na spolaryzowaną komórkę zadziała bodziec, który dostatecznie zaburzy spoczynkową równowagę jonów, w komórkach pobudliwych zostanie wygenerowany potencjał czynnościowy.

Potencjałem czynnościowym nazywamy ciąg przemian fizyko-chemicznych i jest to przejściowa zmiana potencjału błonowego komórki, związana z przekazywaniem informacji. Faza depolaryzacji i repolaryzacji potencjału czynnościowego (iglica) trwa nie więcej niż 1 ms i osiąga maksymalnie wartości około +30mV.

Do zmiany potencjału elektrycznego komórki może dojść po przekroczeniu progu pobudliwości. Próg pobudliwości to najmniejsza wartość bodźca wywołująca potencjał czynnościowy. Progowy bodziec jest zarówno bodziec słaby, ale długotrwały, jak i silny, ale długotrwały, jak i silny, ale trwający krócej. Istnieje jednak próg zwany reobazą, poniżej którego bodźce trwające dowolnie długo nie wywołują potencjałów czynnościowych. Występują trzy możliwe zbiory bodźców:

1. zbiór bodźców progowych, których współrzędne wyznaczają punkty leżące na krzywej siła-czas trwania

2. zbiór bodźców podprogowych leżących pod tą krzywą

3. zbiór bodźców ponadprogowych leżących nad tą krzywą.

Przedziały czasowe po wystąpieniu potencjału czynnościowego, w których komórka jest niepobudliwa nazywamy okresem refrakcji. Kiedy żaden bodziec nie jest w stanie wytrącić komórki ze spoczynku, mówimy wówczas o refrakcji bezwzględnej. Po przejściu tego czasu ponowny ponadprogowy bodziec jest w stanie wywołać reakcję- jest to okres refrakcji względnej.

Mechanizm jonowy potencjałów czynnościowych u roślin zachodzi zgodnie ze schematem. Po podrażnieniu komórki następuje napływ jonów Ca²⁺ do cytoplazmy. Wzrasta stężenie tych jonów w cytoplazmie. Wejście jonów wapnia do cytoplazmy powoduje otwarcie się kanałów chlorowych w plazmalemmie. Prowadzi to do wypływu jonów chlorowych z komórki i depolaryzację. Repolaryzacja następuje w wyniku wypływu jonów potasu z komórki.

W charakterystyce układu pomiarowego i obiektu badań badaną rośliną jest wątrobowiec. Ze względu na swoją wysoką pobudliwość jest dogodnym obiektem badań elektrofizjologicznych. AP ulegają propagacji od miejsca podrażnienia wzdłuż całej rośliny. Do stymulacji używa się bodźców elektrycznych i składa się z dwóch elektrod srebrowych wbitych w plechę rośliny.

Wykonanie Ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie należy użyć:

• Układu stymulującego składającego się z baterii 4,5V, dwóch srebrnych elektrod wbitych w roślinę, dzielnik napięcia oraz klucz który zamyka obwód na czas stymulacji.

• Układu rejestracji zmian potencjału elektrycznego składający się z 2 elektrod chlorosrebrowych wbitych w plechę, wzmacniacza, rejestratora.

Podczas pomiaru progu pobudliwości dzielnik został ustawiony na napięcie 1V. W wyniku niewygenerowania potencjału czynnościowego, po 10 minutach, bodziec został zwiększony do 2V i 3V. Plecha rośliny nie zareagowała pomimo wymiany rośliny i powtórzenia czynności. Wykonanie ćwiczenia nie powiodło się.

Aby wyznaczyć okres refrakcji należało użyć 1,5 razy większą wartość od wyznaczonego progu pobudliwości rośliny. Stymulacja plech powinna trwać 5 sekund. Następnie trzeba odczekać 10 minut i powtórzyć czynność. Kolejne stymulacje powtarzać skracając czas o 1 minutę, aż do braku pojawienia się potencjału czynnościowego.

Obserwacje

Na wykresie otrzymanym z doświadczenia można zauważyć, że u wątrobowca nie wystąpił potencjał czynnościowy.

Poniższy wykres przedstawia zmiany potencjału elektrycznego rośliny w odpowiedzi na bodźce. Potencjał spoczynkowy wynosi ok. -27mV, amplituda potencjału spoczynkowego wynosi ok. 35mV,