问题

什么是离体蛙心?

回答
离体蛙心,顾名思义,指的是从活体青蛙身上摘取下来的、不再与青蛙整体生理系统相连的心脏。这颗心脏,虽然依旧能够按照其内在的生物钟和电信号,在体外进行跳动和收缩,但它已经脱离了整体的生命支持系统,无法再获得来自青蛙身体的血液供应、氧气、营养物质以及神经调控。

你可以想象一下,这颗离体蛙心就像是一个被从身体里取出来的、但依然还在运作的发动机。它里面有自动化的机械结构(心脏的肌纤维和传导系统),能够接收到“启动信号”(心脏自身的电信号),然后根据这些信号规律地工作,泵血。所以,即使离开了青蛙的身体,在适宜的环境下(比如放在生理盐水里),这颗心脏依然可以展现出它的生命迹象——跳动。

它为什么能跳动?

这其实是生物学上一个非常经典且重要的现象。蛙心之所以能在离体后继续跳动,主要归功于其自主节律性。

自体兴奋性(Automaticity): 青蛙的心脏,尤其是它的起搏点——窦房结(sinuatrial node),拥有一类特殊的细胞,叫做“起搏细胞”。这些细胞的细胞膜上有一些特殊的离子通道,能够随着时间推移,缓慢地、自发地“泄漏”钠离子(Na+)和钙离子(Ca2+)进入细胞。这种内流导致细胞膜内的正电荷逐渐积累,膜电位逐渐升高,直到达到一个阈值。
动作电位触发(Action Potential Generation): 一旦膜电位达到阈值,就会触发一个“动作电位”。这个动作电位是一种快速的、局部的电信号,它会在心肌细胞之间传播,引起心肌细胞的收缩。
传导系统(Conduction System): 蛙心内部有一套精密的传导系统,包括窦房结、房室结(atrioventricular node)、房室束(bundle of His)和浦肯野纤维(Purkinje fibers)。窦房结产生的电信号会沿着这个系统依次传递,确保心脏的各个部分能够协调一致地收缩,从而完成有效的泵血功能。

所以,即使将蛙心从青蛙身体中取出,只要能提供一个稳定的环境(例如含有维持细胞正常功能的电解质和pH值的溶液,通常是蛙生理盐水),这个内在的起搏和传导系统就仍然能够按照自身规律工作,表现出有节律的跳动。

离体蛙心在科学研究中的作用

正是因为蛙心具有这种在体外独立工作的特性,它在很长一段时间里,尤其是在生理学早期研究中,扮演了非常重要的角色。科学家们可以通过研究离体蛙心,来:

1. 观察和测量心跳规律: 通过简单的观察或连接记录设备,可以清楚地看到蛙心的跳动频率、收缩力量等。
2. 研究药物对心脏功能的影响: 将各种药物添加到蛙心所处的溶液中,可以观察这些药物如何改变心跳的频率和幅度。例如,早期人们就是通过离体蛙心研究了肾上腺素、乙酰胆碱等对心脏的兴奋和抑制作用。
3. 探索心肌的生理机制: 通过解剖离体蛙心,或者在离体蛙心上进行电生理学测量,可以更深入地了解心肌细胞的电生理特性、收缩机制以及传导过程。
4. 作为经典的实验模型: 在很多生理学和药理学实验课上,离体蛙心实验仍然是用来演示心血管系统基本原理的经典案例。学生们可以亲手操作,体会生理学的魅力。

当然,随着科学技术的发展,现在有更多更先进、更精细的模型来研究心脏,但离体蛙心作为一种直观、易于操作且能揭示核心原理的实验方法,其科学价值依然不容忽视。它让我们得以一窥心脏这个“生命发动机”在脱离整体支撑后,依然能够展现出的顽强生命力与内在规律。

网友意见

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离体蛙心就是字面上的意思:脱离身体的蛙类心脏,通常是利用手术从蛙身上挖出来的。

蛙的心脏没有负责给心脏本身运输营养物质和氧气的血管,依赖心脏内膜液体的渗透作用。因此,在从蛙的身体上切离下来之后,人工灌流能在一段时间内维持蛙心的新陈代谢,可以观察到该心脏有节律地自己收缩、舒张。

脱离身体的蛙心不再受到原本机体的神经控制和体液成分的影响。实验者可以改变灌流液的成分,观察其对心脏活动的作用。利用这样的离体心脏,可以实验验证心肌细胞的自律性、兴奋性、传导性、收缩性与钠离子·钾离子·钙离子等离子浓度的关系,肾上腺素、乙酰胆碱等激素对心脏的调节。

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