Ответы по физиологии. 1. Процессы происхождения биопотенциала покоя. Роль порогового раздражения в возникновении возбуждения. Особенности местного и распространяющегося процессов возбуждения
 Скачать 5.34 Mb.
|
|
78. Объясните механизмы транспорта кислорода кровью. Охарактеризуйте кривую диссоциации оксигемоглобина и факторы , влияющие на сродство гемоглобина к кислороду. O2 находится в крови в состоянии простого физического растворения. В артериальной крови содержится 0,3 об.% (0,3 см 3 на 100 см 3 крови). И.М. Сеченов с помощью ртутного абсорбциометра показал, что наряду с простым физическим растворением O2 находятся в крови в химически связанном состоянии. В артериальной крови в связанном состоянии O2 – 18,7 об%. В венозной крови – 12об%. В связанной с гемоглобином форме. При соединении кислорода с гемоглобином образуется оксигемоглобин (НЬ + O2НЬO2). 1г гемоглобина переносит 1,36 см 3 O2, что составляет кислородную емкость гемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина Определяет зависимость процентного содержания оксигемоглобина от величины pO2. Кривая демонстрирует, что при парциальном напряжении в крови, равном 60 мм.рт.ст., кровь практически полностью насыщена кислородом. 100 мм.рт.ст – давление кислорода в альеволах 40 мм.рт.ст. – парциальное давление кислорода в венозной крови 60 мм.рт.ст. – максимальное насыщение 20 мм.рт.ст. – скелетная мускулатура полностью (в ноль) вырабатывает количество оксигемоглобина. Кривая может быть сдвинута влево или вправо. Отражаются скоростные изменения отдачи кислорода тканям. ↓ сродство Hb к O2, а также Hb быстрее отдает кислород в ткани, при: 1) ↑ 𝑝 п CO2 2) ↑t° крови 3) ↓pH крови ↑ сродства Hb к O2, ↓ способности отдачи Hb кислорода, при: 1) ↓ 𝑝 п CO2 2) ↓t° крови 3) ↑pH крови Эффект Бора При увеличении парциального давления двуокиси углерода в тканях кривая диссоциации оксигемоглобина, сдвигаясь вправо, отражает повышение способности окисгемоглобина отдавать кислород тканям и тем самым высвобождаться для дополнительного связывания двуокиси углерода и переноса ее избытка из тканей в легкие. Напротив, при снижении парциального давления двуокиси углерода и смещении pH крови в основную сторону (алкалоз) сдвиг кривой диссоциации гемоглобина влево означает снижение способности оксигемоглобина отдавать кислород тканям и поглощать двуокись углерода для транспорта ее к легким. Эффект Холдейна Оксигемоглобин, соединенный с ионом К + (КНЬO 2 ), при высокой концентрации СO 2 легко отдает кислород тканям (эффект Холдейна), соединяется с угольной кислотой, превращаясь в гемоглобиновую кислоту (ННЬ). Эффект Холдейна основывается на механизме, сходном с механизмом эффекта Бора. ННЬ соединяется с CO 2 , образуя карбогемоглобин, который переносит около 15% CO 2 . Освободившиеся ионы калия связываются с ионами гидрокарбоната, образуя бикарбонат калия. Ионы НСO3 поступают в плазму крови и соединяются с ионами Na + , образуя NaHCO 3 . Выход НСO 3 компенсируется поступлением в эритроциты ионов Сl. Таким образом, повышение рO 2 в легком облегчает освобождение углекислоты из химически связанного состояния. 79. Объясните механизмы транспорта углекислого газа кровью, раскройте роль карбоангидразы. Проанализируйте роль дыхания в регуляции рН крови. Формы транспорта углекислого газа в виде карбогемоглобина в виде бикарбонатов физически HbCO2 в плазме: (NAHCO3) растворенный вид в эр-х: KHCO3 в плазме крови (10-15%) (70-90%) (5-10%) Наибольшее парциальное давление CO2 – в клетках тканей и тканевой жидкости (60мм.рт.ст) В притекающей к тканям крови парциальное давление CO2 40 мм.рт.ст CО2 движется из тканей в капилляры, что приводит к увеличению парциального давления CO2 в венозной крови до 46-48мм.рт.ст Газообменные процессы в эритроцитах в тканевых капиллярах КА СО 2 →в эритроцит → СО 2 + Н 2 О → Н 2 СО 3 → Н + + НСО 3 K HbO 2 при высокой концентрации CO 2 в эритроцитах легко отдает O2 тканям (эффект Холдейна) → образование Hb, который присоединяется к протону Н Роль карбоангидразы (КА): -катализирует обратимую реакцию между СО 2 + Н 2 О → Н 2 СО 3 , которая диссоциирует на Н + + НСО 3 а) Протон H присоединяется к Hb – дезоксигемоглобину → HHb – гемоглобиновая кислота, которая соединяется с CO 2 , образуя HHbCO 2 - карбогемоглобин б) НСО 3 в цитоплазме эритроцита присоединяется к K+, образуя КНСО 3 -бикарбонат калия *часть НСО3-выходит в плазму крови, присоединяется к Na+, образуя NaHCO 3 -бикарбонат натрия Парциальное давление – часть давления, которую составляет данный газ в общей смеси газов Газообменные процессы в эритроцитах в легочных капиллярах В легочных капиллярах в эритроцитах HHbCO 2 - карбогемоглобин отдает СО 2 , оставшийся ННb диссоциирует на H+ и Hb к Hb присоединяется О 2 , поступивший из легких → HbO 2 КА H+НСО 3 → Н 2 СО 3 → Н 2 О и СО 2 СО 2 - поступает в полость альвеол и удаляется из организма с помощью выдоха. *тк его парциальное давление выше (48мм.рт.ст ) , чем в альвеолох (40мм.рт.ст) – по концентрационному градиенту Роль дыхания в регуляции рН крови Дыхательный ацидоз * при снижении вентиляции легких и увеличении pCO 2 Гиповентиляция → избыток CO 2 → увеличение содержания H2CO3 и ионов Н+→ закисление ( ацидоз ) Дыхательный алкалоз *при увеличении вентиляции легких и снижения рCO 2 Гипервентиляция легких → снижение CO 2 → развитие защелачивания ( алкалоз ) 80.Охарактеризуйте дыхательный центр (в узком и широком смысле слова), современные представления о его структуре, локализации и участии отделов в регуляции дыхания. Объясните роль блуждающего нерва в регуляции дыхания. Дыхательная система обеспечивает газообмен между окружающей средой и организмом. «Дыхательный центр» - это сеть многочисленных взаимосвязанных нейронов ЦНС, расположенных в нескольких отделах мозга. Две основные функции ДЦ: двигательная (сокращение дыхательных мышц) и гомеостатическая (поддержание постоянства внутренней среды организма). *Паттерн дыхания – длительность вдоха и выдоха, величина дыхательного объёма, минутного объёма дыхания. В узком смысле – небольшая группа нейронов без которых функция невозможна. Удаление этих нейронов приводит к потере функции. Несколько групп нейронов в области продолговатого мозга. Экспираторные Инспираторные - *связаны восходящ. и нисходящ. путями с пневмотакс. центром. Между ними реципрокные взаимоотношения (возб. одного центра тормозит другой) Перерезка продолговатого мозга в области дна 4 желудочка дыхание прекращается (главный дыхательный центр). В широком смысле – Лимбическая система , Кора БП , Мост. Гиппокамп, амигдола, гипоталамус Произвольность Два центра (эмоции влияют на дыхание) Пневмотаксический Апноэтический верхняя часть моста нижняя часть моста - эти центры модулируют дыхание, координируют смену вдоха и выдоха. Уменьшают и увеличивают частоты и глубины дыхания соответственно. Гипоталамус – координация работы систем дыхания и кровообращения. Средний мозг – тонус дыхательной мускулатуры. В передних рогах СМ на уровне С3-С5 располагаются мотонейроны диафрагмального нерва. Мотонейроны межрёберных мышц в пер. рогах Т2-Т10 (Т2-Т6 – инспираторные мышцы, Т8-Т10 – экспираторные) При перерезке между шейным и грудным отделом спинного мозга дыхание сохранится, но будет диафрагмальным, тк грудные мышцы не будут участвовать. При удалении коры БП дыхание сохранится, но пропадут произвольные компоненты дыхания (отсутствие задержки дыхания). Разрушение между мостом и продолговатым мозгом удлиняет фазу вдоха. Рефлекторная регуляция дыхания. Нейроны ДЦ имеют связи с многочисленными механорецепторами дыхательных путей и альвеол лёгких. Различают несколько типов: Медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения лёгких Ирритантные быстро адапртирующиеся механорецепторы J-рецепторы лёгких (юкстакапиллярные) Расположены в гладких мышцах трахеи и бронхов. Тормозится активность инспираторных нейронов Продолговатого мозга. Вдох прекращается, начинается выдох, при котором рецепторы растяжения неактивны. Рефлекс Геринга-Брейера – торможение вдоха при растяжении лёгких. Контроль глубины и частоты дыхания. При перерезке блуждающего нерва дыхание становится редким и глубоким. Локализованы в слизистой оболочке трахеи и бронхов. Возбуждаются при резких изменениях объёма лёгких. Результат – частое поверхностное дыхание, кашлевой рефлекс. Находятся в интерстиции альвеол и дыхательных бронхов вблизи от капилляров. При повышении давления в малом круге, увеличении объёма интерстициальной жидкости в лёгких (отёк), при действии БАВ (никотин, простагландины, гистамин) по медленным волокнам вагуса поступают в ДЦ – отдышка, дыхание становится частым и поверхностным. 81.Проанализируйте роль гуморальных факторов в регуляции дыхания. Раскройте механизм первого вдоха новорожденного. Гуморальный механизм был открыт в опыте Фридерика (опыт на двух собаках). Брали двух собак и обеспечивали перекрест кровообращения. Кровь по сонной артерии от собаки №1 поступала к собаке №2, и наоборот. Если пережимали трахею собаке №1, то дыхание собаки №2 изменялось: оно становилось глубже и чаще. Результаты опыта Фредерика свидетельствуют о том, что дыхательный центр возбуждается либо избытком углекислого газа, либо недостатком кислорода. Главным гуморальным фактором регуляции дыхания является CO 2 . Повышение CO 2 вызывает повышение частоты дыхания. Дыхание собаки №1 сначала замедлялось, а после вообще прекращалось. Это происходило из-за того, что кровь поступала от собаки №2, которая гипервентилировалась (интенсивное дыхание, которое превышает потребности организма в кислороде) => CO 2 у собаки №1 вымывался => не стимулировался центр дыхания. Деятельность дыхательного центра в значительной степени зависит от напряжения газов в крови и концентрации в ней водородных ионов. Ведущее значение в определении величины легочной вентиляции имеет напряжение CO 2 в артериальной крови. Гуморальная регуляция дыхания CO ₂ , водородные ионы и умеренная гипоксия вызывают усиление дыхания. Эти факторы усиливают деятельность дыхательного центра, оказывая влияние на периферические (артериальные) и центральные (модулярные) хеморецепторы, регулирующие дыхание. Периферические хеморецепторы (15%) находятся в каротидных синусах и дуге аорты; расположены в специальных тельцах, обильно снабжаемых артериальной кровью. На рецепторы гипоксия оказывает стимулирующее влияние, также афферентные влияния усиливаются при повышении в артериальной крови напряжения CO 2 и концентрации водородных ионов. Стимулирующее действие гипоксии и гиперкапнии на хеморецепторы взаимно усиливается, тогда как в условиях гипероксии чувствительность хеморецепторов к CO 2 резко снижается. Артериальные хеморецепторы информируют дыхательный центр о напряжении О 2 и CO 2 в крови, направляющейся к мозгу. После перерезки артериальных (периферических) хеморецепторов у подопытных животных исчезает чувствительность дыхательного центра к гипоксии, но полностью сохраняется реакция дыхания на гиперкапнию и ацидоз. Центральные хеморецепторы (85% регуляции) – рецепторы кровеносных сосудов головного мозга; расположены в продолговатом мозге латеральнее пирамид. Перфузия этой области мозга раствором со сниженным рН резко усиливает дыхание, а при высоком рН дыхание ослабевает, вплоть до апноэ. То же происходит при охлаждении или обработке этой поверхности продолговатого мозга анестетиками. Центральные хеморецепторы существенно изменяют вентиляцию легких. Установлено, что снижение рН спинномозговой жидкости всего на 0,01 сопровождается увеличением легочной вентиляции на 4 л/мин. Центральные хеморецепторы реагируют на изменение напряжения CO 2 в артериальной крови позже, чем периферические хеморецепторы, так как для диффузии CO 2 из крови в спинномозговую жидкость и далее в ткань мозга необходимо больше времени. Гиперкапния и ацидоз стимулируют, а гипокапния и алкалоз - тормозят центральные хеморецепторы. Механизм первого вдоха новорожденного 1) изменением газового состава крови (накопление СО 2 , уменьшение О 2 и ацидоз); 2) резкое усиление в процессе родов и сразу после рождения потока афферентных импульсов от холодовых и тактильных рецепторов кожи → активируют ЦНС и дыхательный центр → ↑тонус дыхательной мускулатуры 3) при появлении головы из родовых путей устраняется рефлекс ныряльщика - торможение дыхательного центра при раздражении рецепторов в области наружных слуховых ходов жидкостью; если здесь имеется жидкость, ее удаляют. 4) после прохождения ребенка через родовые пути сдавленная грудная клетка резко расширяется, что также способствует первому вдоху. *При первом вдохе затрачивается в 10-15 раз больше энергии, чем при последующих вдохах, он более продолжителен, как и первый выдох. Энергия расходуется на преодоление сил сцепления между альвеолами и жидкостью, заполняющей воздухоносные пути и легкие новорожденного. *Сурфактант необходим для начала дыхания при рождении ребенка. До рождения лёгкие находятся в спавшемся состоянии. Ребёнок после рождения делает несколько сильных дыхательных движений, лёгкие расправляются, а сурфактант удерживает их от спадения (коллапса). Недостаток или дефекты сурфактанта вызывают тяжёлое заболевание (синдром дыхательного дистресса). Поверхностное натяжение в лёгких у таких детей высокое, поэтому многие альвеолы находятся в спавшемся состоянии. !!! Простыми словами - в крови новорожденного ребенка повышение плотность CO 2 ; - в какой – то момент это повышение приводит к стимуляции инспираторных нейронов => запускает первый вдох; + при родах из-за стресса повышается возбудимость нервной системы, в том числе и дыхательного центра. 82. Охарактеризуйте узловые механизмы функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма газовый состав крови. Полезный приспособительный результат: поддержание на оптимальном для метаболизма уровне концентрации газов в крови. Конечный приспособительный результат p(O2) в артериальной крови = 100 мм.рт.ст. p(CO2) в артериальной крови = 40 мм.рт.ст. Относительно жесткая динамическая константа организма. При выраженном смешении этих показателей, например, при отсутствии поступления кислорода, вызванном асфиксией, живой организм не может существовать более 2-3 минут. Отклонения конечного приспособительного результата Гипоксия – недостаток кислорода в организме и тканях Гипоксемия – недостаток кислорода в крови Гипероксия – увеличение напряжения кислорода в крови Гиперкапния – повышение содержания углекислого газа в крови Гипокапния – снижение содержания CO2 в крови +протоны водорода Хеморецепторы реагируют на углекислый газ, протоны водорода (обсуждается наличие хеморецепторов к кислороду). Механорецепторы: Рецепторы растяжения легких (находятся преимущественно в мышцах трахеи, бронхов), реагируют на увеличение объема в легких. С них начинается инспираторно тормозящий рефлекс – рефлекс Геринга- Брейера. Ирритантные рецепторы располагаются в эпителии бронхов. Реагируют на быстрые изменения объема легких, механические воздействия, пары химических веществ. При их раздражении: кашель, сужение бронхов. Юкстаальвеолярные (G-рецепторы): располагаются в интерстиции альвеол, непосредственно при стенки капилляра. Реагируют на давление жидкости. В ответ на их раздражение возникает одышка и торможение гамма-мотонейронов, которые иннервируют дыхательные мышцы. Стоят на предостережении развития отека легких. Проприорецепторы дыхательных мышц: располагаются преимущественно в межреберных мышцах. Усиливают сокращение при повышении сопротивления дыхания, уменьшают сокращение при уменьшении сопротивления. Возбуждения от этих рецепторов поступают в дыхательный центр, который представлен В широком смысле: Спинальные мотонейроны межреберных мышц Дыхательный центр продолговатого мозга Пневмотаксический центр Варолиева моста Лимбический отдел дыхательного центра Корковый отдел дыхательного центра В узком смысле: Дыхательный центр продолговатого мозга (в настоящий момент выделено 6 типов дыхательных нейронов: инспираторные (ранние, полные, поздние), постинспираторные, экспираторные) Дыхательные нейроны в мосту, в его задней части располагается пневматаксический центр, который тормозит инспирацию (ограничивает вдох и увеличивает частоту дыхания). В нижней части моста располагается апноэстический центр, который стимулирует инспирацию, пролонгирует процесс вдоха. Основные тормозные влияние получает от пневмотаксического центра. Рецепторные мезанизмы Хеморецепторы Центральные хеморецепторы (в продолговатом мозге) Периферические хеморецепторы (дуга аорты, каротидный синус) Механорецепторы Рецептор растяжения легких Ирритантные Юкстаальвеолярные Рецепторы веррхних дыхательных путей Проприорецепторы дыхательных мышц Гуморальная регуляция дыхания. Опыт Фредерика. Перекрестное кровообращение. У первой собаки – асфиксия, у второй – отдышка. Основной гуморальный фактор: углекислый газ. Затем протоны водорода. Содержание кислорода в последнюю очередь. |