Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Devre Biyolojik Membranlar Modelleme ve Aksonlar Elektrik Sinyalleri Ölçme: Öğrenci Laboratuvar Egzersizler

Published: January 18, 2011 doi: 10.3791/2325
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Biology, University of Kentucky, 2Department of Physiology, University of Toronto

Summary

Bu biyolojik membranlar elektrik modelleri kullanarak nasıl anlaşılabilir bir gösteri. Ayrıca öğrenci yönelik laboratuarlar için kerevit ventral sinir kordonundan aksiyon potansiyelleri kayıt prosedürleri göstermektedir.

Abstract

Bu elektriksel modelleri biyolojik membranlar karakterize etmek için nasıl kullanılabileceğini bir gösteri. Bu egzersiz aynı zamanda biyofiziksel terminoloji elektrofizyoloji kullanılan tanıtır. Aynı ekipman, canlı hazırlıkları hakkında zar modeli kullanılır. Izole bir sinir kablosunun bazı özellikleri incelenmiştir: sinir aksiyon potansiyelleri, nöronlar alımı, ve sinir kablosunu çevresel faktörlere duyarlılığı.

Discussion

On-line video sunum ve bu yazıda amacımız hücrelerinin biyofiziksel özellikleri, kısmen, elektrik devreleri olarak modellenmiş olduğunu göstermektir. Buna ek olarak, nispeten daha kolay elde edilir canlı sinir dokusu ile, mütevazı bir ekipman yatırımları ile lisans öğrencisi laboratuarlar için iletim hızı, refrakter, dönemlere ve elektrofizyolojik kayıt teknikleri temel ilkeleri mümkündür. Temalar ve sunulan temel paradigmalar farklı derslerin gereksinimleri için kolayca değiştirilebilir.

Kerevit ve bolluk Bakım öğrenci odaklı bir deney için, onları çekici modelleri kılar. Kabuklu ventral sinir kabloları genellikle sağlam ve 3 saatlik bir öğrenci laboratuar için yeterli olan en az bir saat boyunca tuzlu su, fizyolojik bütünlüğünü korumak.

Kerevit VNC büyük akson bazı standart kurbağa siyatik sinir hazırlanmasında bulundu gösterilenden daha gap junction, katkılarının ek deney yapılabilir ve farklı özellikleri ile bağlı olduğu göz önüne alındığında. Siyatik siniri bileşik aksiyon potansiyelleri ve iletim özellikleri adresleme için klasik bir model. Hatta ilginç bir karşılaştırmalı iletim özelliklerini karşılaştırmak için öğrenciler için deney, akson işe alım ve bu iki hazırlıkları arasında refrakter dönemler olabilir.

Disclosures

Çıkar çatışması ilan etti.

Acknowledgments

Bu deneyler, bir kursta kullanılan bir laboratuvar kılavuzu, Toronto Üniversitesi, Zooloji Anabilim Dalı, Dr. HL Atwood tarafından yönetilen modifiye edilmiştir. Egzersizleri de kullanılan ve "ON TEMEL SİNİRBİLİM 6. YOĞUN IBRO ÇALIŞTAYI" için üretildi ve 1993 (Cooper ve ark, 1993), Kore Üniversitesi, Seul, Güney Kore'de düzenlenen bir kılavuz değiştirilmiş . Mevcut değişiklikler, çeşitli üniversitelerde, gün öğrenci yönettiği laboratuarları sunmak ortak ekipman kullanımı için gerekli. Kentucky Üniversitesi, Biyoloji Bölümü, Lisans ve College of Arts & Sciences Ofisi tarafından desteklenir.

Materials

Circuit board
  1. Electronics listed below for the breadboard experiments can be obtained at an local electronics store such as Radio Shack.
  2. Bread board, resistors, capacitors, batteries and wires that can serve as junctions for the breadboard as outlined in the experiments.
  3. A common voltmeter (Wavetek Meterman voltmeter)
  4. A/D board for on line recording to a computer. Electrical signals are recorded on line to a PowerLab/4s interface (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA). We use standard software from ADInstruments named Chart or Scope.

Physiology experiments
  1. Crayfish (Procambarus clarkii). Atchafalaya Biological Supply Co., Raceland, LA., USA.
  2. Standard crayfish saline: Modified from Van Harreveld's solution (1936). (in mM) 205 NaCl; 5.3 KCl; 13.5 CaCl22H2O; 2.45 MgCl26H2O; 5 HEPES and adjusted to pH 7.4. All saline chemicals were obtained from Sigma chemical company (St. Louis, MO).
  3. Dissection tools: Fine #5 tweezers, fine scissors, knife blade holder, #26002-20 insect pins (all obtained from Fine Science Tools (USA), Inc., 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139)
  4. A nerve chamber dish (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) to hold the nerve. The wires that come with the nerve chamber dish can be used to stimulate the nerve.
  5. A suction electrode is used to record the signals.
  6. The manipulator or a clamp on a ring stand will also serve as a holder for the suction electrode.
  7. Faraday Cage
  8. Dissecting Microscope
  9. High Intensity Illuminator (light source)
  10. Microscope Platform
  11. AC/DC Differential Amplifier (A-M Systems Inc. Model 3000)
  12. PowerLab 26T (AD Instruments)
  13. Extracellular amplifier (AD Instruments)
  14. LabChart 7 (ADI Instruments)
  15. Dissecting tools
  16. A ring stand and clamp to serve as a holder for the recording suction electrode

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bennett, M. V. L., Barrio, L. C., Bargiello, T. A., Spray, D. C., Hertzberg, E., Sdez, J. C. Gap junctions: new tools, new answers, new questions. Neuron. 6, 305-320 (1991).
  2. Bernardini, G., Peracchia, C., Peracchia, L. L. Reversible effects of heptanol on gap junction structure and cell-to-cell electrical coupling. European Journal of Cell Biology. 34 (2), 307-312 (1984).
  3. A report on the, "SIXTH INTENSIVE IBRO WORKSHOP ON BASIC NEUROSCIENCE". Cooper, R. L., Chang, J. J., Ito, M. July 1993, Seoul, South Korea, , Society for Neuroscience. 116-116 (1985).
  4. Cragg, B. G., Thomas, P. K. The relationship between conduction velocity and the diameter and internodal length of peripheral nerve fibers. Journal of Physiology. 136, 606-614 (1957).
  5. Erlanger, J. G. asser, S, H., Bishop, G. H. The compound nature of the action current of nerves as disclosed by the cathode ray oscillograph. American Journal of Physiology. 70, 624-666 (1924).
  6. Furshpan, E. J., Potter, D. D. Transmission at the giant motor synapses of the crayfish. Journal of Physiology. 145 (2), 289-325 (1959).
  7. Johnston, M. F., Simon, S. A., Ramrn, F. Interaction of anesthetics with electrical synapses. Nature (Lond). 286, 498-500 (1980).
  8. Loewenstein, W. R. Permeability of membrane junctions. Annual NY Academy of Sciences. 137, 441-472 (1966).
  9. Meda, P., Bruzzone, R., Knodel, S., Orci, L. Blockage of cell-to-cell communication within pancreatic acini is associated with increased basal release of amylase. Journal of Cell Biology. 103 (2), 475-483 (1986).
  10. Peracchia, C. Increase in gap junction resistance with acidification in crayfish septate axons is closely related to changes in intracellular calcium but not hydrogen ion concentration. Journal of Membrane Biology. 113 (1), 75-92 (1990).
  11. Peracchia, C., Dulhunty, A. F. Low resistance junctions in crayfish: structural changes with functional uncoupling. Journal of Cell Biology. 70, 419-439 (1976).
  12. Peracchia, C., Bernardini, G., Peracchia, L. L. Is calmodulin involved in the regulation of gap junction permeability. Pfügers Arch. 399, 152-154 (1983).
  13. Peracchia, C., Lazrak, A., Peracchia, L. L. Molecular models of channel interaction and gating in gap junctions. Handbook of Membrane Channels. Molecular and Cellular Physiology. Peracchia, C. , Academic Press. San Diego. 361-377 (1994).
  14. Spray, D. C., Harris, A. L., Bennett, M. V. L. Gap junctional conductance is a simple and sensitive function of intracellular pH. Sciences NY. 211, 712-715 (1981).
  15. Spray, D. C., Harris, L. L., Bennett, M. V. L. Comparison of pH and Ca dependence of gap junctional conductance. Intracellular pH: Its Measurement, Regulation, and Utilization in Cellular Functions. Nuccitelli, R., Deamer, D. , Alan R. Liss. New York. 445-461 (1982).
  16. Spray, D. C., White, R., De Carvalho, C., Harris, A. L., Bennett, M. L. V. Gating of gap junction channels. Journal of Biophysics. 45, 219-230 (1984).
  17. Watanabe, A., Grundfest, H. Impulse propagation at the septal and commissural junctions of crayfish lateral giant axons. Journal of General Physiology. 45, 267-308 (1961).
  18. Wiersma, C. A. G., Hughes, G. M. On the functional anatomy of neuronal units in the abdominal cord of the crayfish, Procambarus clarkii. Journal of Comparative Neurology. 116, 209-228 (1961).

Tags

Temel Protokolleri Sayı 47 Omurgasız Kerevit Modelleme Öğrenci laboratuar Sinir kablosu
Devre Biyolojik Membranlar Modelleme ve Aksonlar Elektrik Sinyalleri Ölçme: Öğrenci Laboratuvar Egzersizler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Robinson, M. M., Martin, J. M.,… More

Robinson, M. M., Martin, J. M., Atwood, H. L., Cooper, R. L. Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises. J. Vis. Exp. (47), e2325, doi:10.3791/2325 (2011).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter