Задачи реконструктивного уровня

Задание 1. Гигантский аксон кальмара занимает особое место в истории наших представлений о мембранном потенциале действий. Благодаря его большим размерам (0,2-1,0 мм в диметре и 5-10 см в длину) в него можно вводить электроды, и в прошлом такие электроды, хотя и очень крупные по сравнению с современными, позволили впервые измерить разность электрических потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью. При введении электрода в интактный гигантский аксон, помещенный в сосуд с морской водой, стимулировать, то при проведении нервного импульса мембранный потенциал временно возрастает от -70 мВ до +40 мВ.

Зависимость мембранного потенциала от равновесных концентраций ионов описывается уравнением Нернста:

Для одновалентных ионов при 20 ºС (293 К) это уравнение можно представить следующим образом:

.

Используя это уравнение, рассчитайте потенциал для мембраны в состоянии покоя: 1) предполагая, что он создается за счет ионов калия, и 2) предполагая, что он создается только за счет ионов натрия (концентрации Na⁺ и К⁺ в цитоплазме аксона и в морской воде приведены в табл.). Какой из результатов ближе к измеряемой величине потенциала покоя? Какой из результатов ближе к измеряемой величине потенциала действия? Объясните, почему эти предположения позволяют рассчитать величины потенциалов покоя и действия, близкие к полученным экспериментально?

Задание 2. Потенциал покоя нервного волокна кальмара равен -60 мВ, а потенциал действия +35 мВ. Вследствие чего происходит такое изменение мембранного потенциала?

Задание 3. Какое из соединений, приведенных ниже, имеет наименьшую проницаемость через липидный бислой и почему: толуол, этанол, ионы калия, кальция? Поясните ответ.

Задание 4. Возможен ли процесс на мембране возбудимой клетки, при котором одновременно навстречу текут потоки различных ионов, имеющих одинаковый знак заряда? Ответ поясните.

Задание 5. Что есть общего и различного в биологической и химической кинетике?

Задание 6. Что такое температурный и рН-оптимум ферментативной реакции. От чего они зависят? Приведите примеры.

Задание 7. Что такое энергия активации и какими методами ее можно определить?

Задание 8. Назовите основные этапы моделирования. Что такое адекватность модели?

Задание 9. Назовите принципы работы термостата. По каким траекториям достигается стационарное состояние при работе водяного и воздушного термостата при незначительном отличии температуры от комнатной.