TANULÓI KÍSÉRLET (45 perc) Biofizika szakkör - A madárszív ingerületvezetésének vizsgálata A kísérlet, mérés megnevezése, célkitűzései : Az emberi / madárszív szív feladata: Az ember keringés szervrendszerének feladata az egyes anyagok ( pl. a légzési gázok: oxigén és szén-dioxid, a szőlőcukor, a vitaminok, a hormonok stb.) szállítása a szervek között. A vér szállítja az egyes anyagokat, amely megfelelő áramlását az emberi szív biztosítja. Az emberi szív / madárszív felépítése: Az emberi szív a mellkasban található, a bordák védik a mechanikai sérülésektől. Az emberi szív felépítésére az alábbiak jellemzőek: o külső szívburok (kettős savós hártya) határolja o szívizomszövet építi fel a szív falát (ezt táplálják az ún. koszorúerek) o négyüregű: felső üregek: bal pitvar (BP) és jobb pitvar (JP) alsó üregek: bal kamra (BK) és jobb kamra (JK) o belőle indulnak ki, és bele érkeznek vissza az erek, s így két vérkör figyelhető meg: nagy vérkör: BK TEST ( a tüdő szövetei is) JP kis vérkör: JK TÜDŐ BP o szívbelhártya: a szív üregeit bélelő, halvány fehér, áttetsző hártya o az üregek és az erek ki-és bejáratánál szívbillentyűk (szívbelhártya-kettőzetek) találhatóak, amelyek feladata a vér egyirányú áramlásának biztosítása, fajtái: vitorlás billentyűk / hártyás billentyűk (a pitvar és a kamra között bal és jobb oldalon) zsebes billentyűk ( az erek és a szív határán) 1.ábra Az emberi szív felépítése 1. oldal / 8
Az emberi szív / madárszív ingerületvezetése: 1. A szív önálló összehúzódásra képes, az ehhez szükséges ingereket saját maga állítja elő. Az ingerületkeltő és vezető rendszer részei: Szinusz-csomó: - JP falában - szív elsődleges inger- ill. ingerületképző szerve (oka: az itt lévő izomsejtek nagy frekvenciájú depolarizáció-képességgel rendelkezik) - percenkénti frekvenciája 70-75 (pulzusszám) - A rendszer többi része kizárólag a szinusz-csomó ingerületét vezeti - Az ingerület a pitvar izomzatára ráterjed a pitvarok szinte egyszerre húzódnak össze Pitvar-kamrai csomó - Pitvarok közötti részben, a JP-i oldalon - Képes önálló ingerképzésre, de inkább csak ingervezetési funkciót lát el: az ingerületet a pitvarból a kamrák felé vezeti His-köteg: - A pitvar-kamrai csomóból kivezető izomnyaláb, a kamrák közötti válaszfalban halad - Tovább ágazik a Tawara-szálakra: - a szív csúcsáig (alsó rész) futnak a kamrák izomzatában kamrák egyszerre húzódnak össze - tovább ágaznak Purkinje-rostokká 2. A szív összehúzódását (szisztole) az elernyedés (diasztole) követi, majd a szív 1/6 másodpercet pihen az újabb összehúzódás előtt. A szív egy munkaciklusa 75/perc pulzusszámnál kb. 0,8 másodperc : összehúzódás kb. 0,5 másodperc + elernyedés kb. 0,3 másodperc + /pihenés kb. 0,01 másodperc / 3. Beidegzése: Szimpatikus rostok növelik a szívfrekvenciát Paraszimpatikus idegrostok : csökkentik a szívfrekvenciát 2. oldal / 8
2.ábra: Az emberi szív elektromos ingerületvezetése A vizsgálat célja: A madárszív elektromos vezetésének vizsgálata. A madárszív ingerületvezetésének detektálása feszültségméréssel Eszközszükséglet: 1 db bonckészlet (benne szike), 1 db nagy tálca, 1 db fehér tálca (bonctálca), 1 db lámpás nagyító, 1 pár gumikesztyű, 1db emberi szív -makett, papírtörlő, kézfertőtlenítő, 1 db digitális multiméter csatlakozó kábellel, 1 vezetékpár (amely vége tűszerű - ez az elektrokémiai készletben lévő dig. multiméter csatlakozója is lehet), 1 db egyenáramú tápegység (max. 12V, 1 db A4 lap, 1 db toll, ( 2db krokodilcsipesz),1 db madárszív (előző este a fagyasztóból kivett libaszív) 3. oldal / 8
Eszközismertető, kísérletismertető: Biofizika szakkör A madárszív ingerületvezetésének detektálása Először egy madárszívet boncolunk, amely felépítése nagyon hasonlít az emberi szív felépítéséhez, s megvizsgáljuk az anatómiai felépítését. Másodszor a madárszív izomzatára egyenfeszültséget kapcsolunk (max. 12V), s így ingereljük (stimuláljuk), ezzel mozgásba hozzuk. Harmadszor megpróbáljuk megkeresni feszültségméréssel azokat a pontokat, ahol nagyobb a feszültség (ha 12V-ra kapcsoljuk a szívizomzatot), azaz amerre nagyobb intenzitással folyik az áram. Így megrajzolhatjuk az adott szív elektromos ingerületvezetésének az útját. A mérés, kísérlet menete: 1. feladat: A madárszív boncolása Húzd fel a gumikesztyűket! FIGYELEM! A boncolás során használj gumikesztyűt, mert a madárszív egy állati szerv, amely fertőzést is okozhat, ha a kezeden apró, szabad szemmel nem látható sebek vannak! Óvatosan vágd ketté hosszában a szívet a szikével/késsel! FIGYELEM! A szike/kés nagyon éles, könnyen elvághatod vele a kezed. Használata nagy odafigyelést kíván! A kettévágott szíven jól láthatóak az üregei, a billentyűk (és szemölcsizmok), az erek be-és kimenetei, a szívfal. Keresd meg a jobb pitvar falában a szinusz -csomót! A környezetétől kicsit sötétebb. Most vedd le a gumikesztyűt, dobd ki a gyűjtőbe! 4. oldal / 8
Figyelem! Innentől kezdve elektromos árammal dolgozunk, így nem dolgozhatsz vizes (véres) kesztyűben! Figyelem! Innentől kezdve fokozottan ügyelj arra, hogy nem érhetsz kézzel a szívhez! 2. feladat: A madárszív izomzatának ingerlése, mozgatása Kapcsold a hegyes végű csatlakozókábel-párt a változtatható feszültségű tápegységbe az egyenáramú kimeneti pontokba (DC) (piros a pirosba kerüljön)! 4 V-ra állítsd a tápegységet, majd helyezd a csatlakozó végeit a bal kamra izomzatának tetszőleges 2 pontjára! Figyeld meg a nagyítóval, hogy tapasztalsz-e mozgást! Fokozatosan növeld a tápegység feszültségét 12V-ra! Figyeld meg ekkor is az izommozgást! 5. oldal / 8
3. feladat: A szív elektromos ingerületvezetés-útjának kimérése A bal kamra felső és alsó részébe szúrd bele a csatlakozókat, majd kapcsold a tápegységet 12V-ra! A digitális multiméterrel mérd ki az ingerületvezetés útját az alábbi lépéseket követve: o A dig. multiméter fekete csatlakozóját kapcsold a COM -pontba, a piros csatlakozóját a mavω pontba! Figyelem! A digitális multiméter érzékeny műszer, ügyelj a méréshatárokra! Itt a 20 V-os méréshatáron érdemes dolgozni, hiszen max. 12V feszültség lehet 2 pont között. o A dig. muliméter egyik csatlakozóját fixáld le egy ponton, legjobb, ha a bal kamra felső pontján, ahol a pitvar -kamrai csomó lehet! A dig. másik csatlakozójának a végpontjá t mozgasd a szívizomzat azon részén, ahol az általad tanult ingerületvezetési út valószínűleg ta lálható, s mérd meg a környezetében legalább 20 ponton a feszültséget a fix ponthoz képest! 6. oldal / 8
o Ahol nagyobb feszültségértékeket kapunk, azokon a pontokon nagyobb erősséggel halad át az elektromos áram (az elektromos ingerület). Írd be a mért értékeket a munkafüzet 1. feladatánál lévő ábrába! Kösd össze a legnagyobb feszültségű pontokat, s így megkaphatod a szív ingerületvezetésének útját: His-köteg, Tawara-szálak, Purkinje-rostok. A gyakorlat befejezése után fertőtlenítővel moss kezet! FIGYELEM! A boncolás után KÖTELEZŐ a FERTŐTLENÍTŐVEL való kézmosás a fertőzés megelőzése érdekében! FIGYELEM! A vizsgálat után KÖTELEZŐ a FERTŐTLENÍTŐVEL való eszközmosás (pl. a catlkozó kábelek végei)! A kísérlethez kapcsolódó megfigyelések leírása A kísérlet elvégzése után a megfigyeléseid alapján OLDD MEG az alábbi feladatokat! 1. feladat: Rögzítsd ezen a rajzon a mért feszültségértékeket! Próbáld berajzolni, és megnevezni a madárszív kamráiban az ingerületvezetés útját! 7. oldal / 8
2. feladat Az emberi szív alapvető feladata, azaz az keringés szervrendszerének. A szív falát szövet építi fel, amely speciális sejtekből áll. A szinusz-csomóban és pitvar-kamrai csomóban olyan sejtek találhatóak, amelyek képesek elektromos ingerületet képezni, s ezáltal a szívműködést. Ezeket központoknak nevezzük. Az ingerületképző központokból az elektromos továbbvezetődik a szívben, s ez feszültségértékű pontokkal kimérhető. Felhasznált szakirodalom: nyomtatott szakirodalom: o Dr. Németh Endre: Biológiai kézikönyv (Szeged, 2003.) internetes hivatkozás: o https://www.google.hu/search?q=az+emberi+sz%c3%adv+anat%c3%b3mi%c3%a1ja+rajza o http://www.google.hu/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0cacqjrw&url =http%3a%2f%2fwww.felsofokon.hu%2fbioopera%2f2012%2f02%2f13%2fnovenyvilag-egy-mergezesszomoru-torteneteii&ei=3lxivkmedosdpdndglaf&bvm=bv.85970519,d.bgq&psig=afqjcnh2hfjwfgby3sh11leravxqaux5xq&us t=1424205623661925 8. oldal / 8