Методические рекомендации для студентов 3 курса биологического факультета

20
 
Ход работы 
1. Приготовить смесь из 9 мл 8%-ного раствора сахарозы и 1 мл буферного 
раствора. В приготовленный раствор поместить небольшой кусочек дрожжей и 
тщательно размешать. Полученную суспензию поместить в камеру для микро-
электрофореза. Электроды должны контактировать с суспензией через агаровый 
мостик. Визуально проверить отсутствие разрывов в электрической цепи. 
2. Поставить камеру под микроскоп и найти в фокусе дрожжевые клетки 
(объектив 8). 
3. Включить источник питания и выставить по его стрелочному прибору на-
пряжение около 150 В. 
4. Замкнуть ключ в одно из двух положений и ползунком реостата устано-
вить ток в цепи 2-8 мА. Зафиксировать при этом величину напряжения между 
электродами. Отсутствие тока будет указывать на разрыв в цепи. 
5. Определить направление и скорость движения дрожжевых клеток. 
Внимание: при определении направления движения учитывайте инверсию 
микроскопа. 
Цена деления шкалы окуляр-микрометра равна 0,1 мм (при увеличении 
8
×15). Скорость движения дрожжевых клеток определить для пяти различных 
значений напряжения 15; 30; 45; 60; 75 В - для каждого из них не менее пяти раз. 
Изменение напряжения достигается перемещением движка реостата. Определить 
знак заряда дрожжевой клетки. 
6. Полученные данные свести в таблиц, для каждого значения напряжения 
рассчитать среднюю скорость движения, а также средние значения подвижности 
и дзетта-потенциала дрожжевых клеток. 
7. Построить график зависимости скорости движения клеток от напряжения. 
Тема 6. БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТКАНЯХ И КЛЕТКАХ 
Все виды потенциалов можно разделить на электродные (электрохимиче-
ские) и ионные. 
Электрод - это соединение “металл - раствор электролита”. Электродный по-
тенциал - разность потенциалов между металлом и электролитом. Электродные 
потенциалы разделяются на две группы: концентрационные и окислительно-
восстановительные. 
Концентрационные потенциалы образуются при наличии электродов, обра-
тимых по исследуемому иону, например, металл - раствор соли того же металла. 
В этом случае величину разности потенциалов между двумя электродами вы-
числяют по формуле Нернста: E
′=RT/nF⋅ln C
1
/C
2
, где R=8.314 Дж / (град 
⋅ моль) - 
универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура в К; F= 96500 
Кл/г-экв - число Фарадея; С
1
и С
2
- концентрация электролитов; n - валентность 
металла. 
С достаточной степенью приближения Е
′=58/n⋅ln C
1
/C
2
. 

---

21
Окислительно-восстановительные потенциалы образуются при наличии 
инертных электродов, “обратимых по электронам”. Металл электродов играет 
роль проводника электронов, переходящих от одних атомов к другим в процессе 
окислительно-восстановительной 
реакции. 
Величина 
окислительно-
восстановительной разности потенциалов определяется по формуле: 
[ ] [
]
E
R T F
O x
d
C
=
⋅
+
ln
R e
, 
где [Ox] - концентрация окислительного компонента системы; [Red] - концен-
трация восстановленного компонента; С - константа. 
Ионные потенциалы возникают там, где имеет место неравномерное распре-
деление анионов и катионов по две стороны какой-либо границы раздела, т.е. 
двойные электрические слои приурочены не к границе электрода со средой, а к 
самой среде. Асимметрия ионов обусловливается в основном тремя типами не-
равномерного распределения ионов в физико-химических системах. 
Диффузионные потенциалы возникают при наличии жидкостного контакта 
между растворами, содержащими один и тот же растворитель, но отличающими-
ся друг от друга различной подвижностью ионов. Разность потенциалов обу-
словлена различием скорости диффузии катиона и аниона и определяется по 
формуле Гендерсона: 
(
) (
)
E
U
U
U
U
R T n F
C C
g
=
−
+
⋅
⋅
+
−
+
−
ln
1
2
, 
где U
+
и U
-
- подвижность соответственно катиона и аниона. 
Полярность диффузионного потенциала зависит от соотношения подвижно-
сти анионов и катионов. 
Мембранные потенциалы возникают при наличии мембраны, обладающей 
различной проницаемостью для разных ионов. Если мембрана, разделяющая 
растворы электролита различных концентраций, проницаема только для одного 
из ионов, то возникающий мембранный потенциал описывается уравнением 
Нернста, где С
1
и С
2
- концентрация проникающего иона по разные стороны 
мембраны. Если мембрана проницаема для обоих ионов, то мембранный потен-
циал описывается частным случаем уравнения Гольдмана: 
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
E
R T
F
P K
P A
P K
P A
k
a
k
j
a
j
=
⋅
+
+
+
−
+
−
ln
0
0
, 
где Р
a
и Р
k
- коэффициенты проницаемости для аниона и катиона; [A
-
] и [K
+
] - 
концентрации аниона и катиона по разные стороны мембраны. 
Фазовые потенциалы возникают на границе двух фаз, например, водного 
раствора электролита и несмешивающегося с водой растворителя. Величина фа-
зовых потенциалов определяется по формуле Нернста. 
Потенциалы, возникающие в живых системах (в клетках и тканях), являются 
ионными. Учитывая связь биопотенциалов с определенными физиологическими 
процессами, различают следующие их группы: 

---