Нормальная физиология. нф теория. Общая физиология возбудимых тканей. Рецептор, нерв, синапс, мышцы
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
Раздел 1: общая физиология. Тема: общая физиология возбудимых тканей. Рецептор, нерв, синапс, мышцы. 1.Возбудимые ткани-понятие, виды. Общие свойства, специфические свойства. Возбудимые ткани – это нервная, мышечная и железистая структуры, которые способны спонтанно или в ответ на действие раздражителя возбуждаться. Общие свойства возбудимых тканей: 1) раздражимость-это способность ткани отвечать на действие раздражителя; 2) возбудимость-это способность ткани в ответ на действие раздражителя возбуждаться; 3) проводимость-это способность ткани проводить процесс возбуждения; 4)подвижность(лабильность)-это способность воспроизвести частоту раздражителя в единицу времени. Специфические свойства: 1.мышечная ткань-сократимость( способность развивать силу или напряжение при возбуждении) 2нервная ткань-проводимость 3.железистая-выделение секрета 2.Раздражитель-понятие, классификация раздражителей. Порог раздражения. Раздражитель-это фактор внешней или внутренней среды, вызывающий специфическую реакцию. Классификация: 1)по природе действия: -физические(свет) -химические(лекарства) -физико-химические(осмотическое давление) 2)по физиологическому воздействию: -адекватные-это те к которым ткань приспособилась -неадекватные-ткань не приспособлена 3)по месту действия раздражителя: -прямого действия-непосредственно раздражаем изучаемую ткань -непрямого действия-через другую ткань 4)по силе действия: -пороговые-это раздражитель минимальной силы, который вызывает ответную реакцию -подпороговые-их сила меньше пороговой величины -надпороговые-их сила больше пороговой величины Порог раздражения - минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать возбуждение. 3.Возбудимость, критерии оценки возбудимости. Фазы изменения возбудимости. Возбудимость-это способность ткани в ответ на действие раздражителя возбуждаться Чтобы возбудимая ткань ответила на действие раздражителя, он должен обладать двумя характеристиками: силой и длительностью(временем действия), при этом ответная реакция появляется, если эти показатели являются пороговыми( это раздражитель минимальной силы, который вызывает ответную реакцию). Пороговая сила раздражителя-это минимальная сила раздражителя, который вызывает ответную реакцию. Пороговое время- это минимальное время действия раздражителя пороговой силы,который вызывает ответную реакцию. Хронаксия-минимальное время действия раздражителя с силой в две реобазы(реобаза-минимальная сила раздражителя, которая вызывает ответную реакцию) Во время генерации ПД в ответ на раздражитель происходит фазное изменение возбудимости клетки т.е. она изменяет способность отвечать на действие следующего раздражителя. Каждая фаза возбудимости соответствует определенной фазе ПД: 1)Фаза первичной экзальтации( соотв. начальной деполяризации) 2)Фаза абсолютной рефрактерности-быстрая деполяризация с генерацией пика 3) Фаза относительной рефрактерности-быстрая реполяризация 4)Фаза супернормальной возбудимости-следовая деполяризация, которая связана с медиальной реполяризацией 5)Фаза субнормальной возбудимости-следовая гиперполяризация 4.Законы раздражения возбудимых тканей. 1. Закон силы: чем больше сила раздражителя, тем больше ответная реакция, но до определенного предела, после которого не изменяется.(рисунок) 2. Закон «все или ничего»: ткань либо отвечает на действие раздражителя максимальна(все) либо ответной реакции нет(ничего). Максимальный ответ возбудимой ткани происходит на раздражителе пороговой и надпороговой, у минимальной подпороговой силы. Этот закон применим для отдельных мышечных или нервных волокон. 3. Закон силы-длительности(Гоорверг-Вейс-Лапик):этот закон объясняет зависимость между силой и временем действия раздражителя.(рисмунок) Реобаза-это минмальная сила раздражителя, который вызывает ответную реакцию(т.е. пороговая сила) Полезное время-минимальное время действия раздражителя с силой в 1 реобазу(т.е. пороговая сила) Хронаксия –минимальное время действия раздражителя с силой в 2 реобазы. Следствия закона: 1)Если раздражитель действует меньше 1реобазы,то сколько бы времени он не действовал, ответной реакции не будет. 2)При действии раздражителя большей силы, но действуя меньше своей хронаксии не вызывает ответной реакции у ткани и не будет повреждающего действия. 4. Закон гардиента нарастания силы раздражителя(закон кривизны): если сила раздражителя увеличивается постепенно при длительном времени действия, то у ткани изменяются 2 св-ва:1) происходит увеличение порога возбудимости,2) снижается сама возбудимость т.е. способность отвечать на действие раздражителя, в результате ткань может перестать реагировать на действие раздражителя-это действие называется аккомодация(привыкание). 5.Современные представления о строении и функции мембран. Клеточная мембрана-это полупроницаемый барьер, отделяющий цитоплазму клеток от окружающей среды. Строение: мембраны состоят из:1) двойного слоя фосфолипидов, 2)белки,3) углеводы. Фосфолипид состоит из головки и хвостиков, которые представлены остатками жирных кислот. Молекулы фосфолипидов ориентированы следующим образом: головки являются гидрофильными, они ориентированы в жидкости, при этом головки поляризованы, поэтому очень тесно прилегают друг к другу. Хвостики гидрофобны, но липофильны, поэтому они направлены к друг другу, образуя в двойном слое фосфолипидов среднюю часть мембраны. Белки располагаются на мембранах и делят их на два вида: 1) интергальные-пронизывают толщу мембраны, транспортная функция, образуют ионный канал и ионный насос; 2) поверхностные-располагаются на наружной или внутренней поверхности мембраны и выполняют роль белка-рецептора или белка-фермента. Функции мембран: 1) поддержание гомеостаза клетки за счет контроля внутренней среды, 2) барьерная-ограничение пространства, 3)регуляторно-транспортная-мембрана определяет потоки веществ, идущие через нее и регулирующие состав цитоплазмы, 4)электро-генераторная-генерация биопотенциалов, 5)межклеточное взаимодействие-передача сигнала от одной клетки к другой. 6.Ионные каналы-структурно-функциональная характеристика, классификация. Ионные каналы имеют устье(вход) и селективный фильтр(самое узкое место). Через фильтр могут проходить только определенные ионы, если их диаметр совпадает с диаметром фильтра, поэтому каждый канал пропускает определенный ион. Многие ионные каналы имеют воротный механизм, поэтому каналы либо открываются, либо закрываются, тем самым регулируют поток ионов через мембрану. Классификация ионных каналов: 1)по наличию или отсутствию механизмов управления функций канала: -управляемые-имеют ворота с механизмами их управления, поэтому ионы через них могут проходить только при открытых воротах; -неуправляемые-ионы перемещаются постоянно, но медленно; 2) по механизму управления: -электроуправляемые -хемоуправляемые -механоуправляемые 3) по скорости открытия и закрытия: -быстрые -медленные 7. Активный и пассивный транспорт веществ через мембраны.
Пассивный транспорт– транспорт веществ через мембрану, осущестляемый без затрат энергии. 1. Простая диффузия.Небольшие нейтральные молекулы (Н2О, СО2, О2, NH3, мочевина, этанол, гидрофобные низкомолекулярные органические вещества (стероидные гормоны, бензол)) диффундируют через мембрану без участия специальных механизмов. Перенос веществ осуществляется по градиенту концентрации и с низкой скоростью (рис. 27, 1). 2. Облегченная диффузия.Для более крупных полярных молекул (глюкоза, аминокислоты), а также для ионов липидный бислой практически непроницаем, так как его внутренняя часть гидрофобна. Такие вещества переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с участием мембранных белков. 2а. Перенос с участием ионных каналов. Трансмембранный перенос ряда ионов (Са2+, Na+, K+, C1−) происходит через ионные каналы - белковые структуры, пронизывающие мембрану. Они образуют трансмембранный гидрофильный (заполненный водой) канал. Избирательность каналов к ионам определяется наличием в белках канала специфического центра связывания иона.Каналы могут быть или закрыты, или открыты. Сигналом для изменения состояния канала являются гормон или иная сигнальная молекула Активный транспортвеществ протекает против концентрационного градиента и требует затрат энергии (рис. 27, 4). Таким способом происходит перенос многих минеральных ионов из межклеточной жидкости в клетку или в обратном направлении, перенос аминокислот из просвета кишечника в клетки кишечника, перенос глюкозы из первичной мочи через клетки канальцев почки в кровь. Основным источником энергии для активного транспорта является АТФ. Поэтому, как правило, эти системы представляют собой АТФазы. В зависимости от количества веществ, переносимых через один белок-переносчик, и направления транспорта, различают: унипорт - транспорт одного вещества; симпорт - транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик; антипорт - перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик (рис. 28). унипорт симпорт антипорт Эта классификация справедлива как для пассивного, так и для активного транспорта. Примером пассивного антипорта является перенос ионов хлора и гидрокарбонат-ионов. Примером активного антипортаяляется натрий–калиевая АТФаза. Она переносит в клетку ионы калия, а из клетки - ионы натрия. АТФ-аза присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФазы, и она гидролизует одну молекулу АТФ, присоединяя к себе фосфат. Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФазы, после чего три иона натрия оказываются на внешней стороне мембраны, а фосфат замещается на 2 иона K+ из внешней среды. Затем конформация переносчика изменяется на первоначальную, и ионы K+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы K+ отщепляются. Работа Na+,K+-ATФазы создает не только разность концентраций ионов, но и потенциал на мембране. На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней - отрицательный. Вторично-активный транспорт.Градиент одного вещества используется для транспорта другого. Переносчик в этом случае имеет специфические центры связывания для обоих веществ. Вещество транспортируется противградиента своей концентрации путем симпорта или антипорта. Симпорт и антипорт, например, могут происходить за счет энергии градиента концентрации ионов Na+, создаваемого Na+,K+-ATФазой. Таким способом происходит всасывание аминокислот из кишечника и глюкозы из первичной мочи икишечника. Пример вторично-активного симпорта – транспорт глюкозы и ионов натрия; вторично-активного антипорта – транспорт ионов кальция и натрия. Для переноса углеводов, аминокислот и других метаболитов вторично-активный транспорт имеет, по-видимому, наибольшее значение по сравнению с другими механизмами. Структура и функции мембран нарушаются при ряде заболеваний. 8.Потенциал покоя, механизм возникновения. Потенциал покоя-это разность электрических зарядов между наружной и внутренней поверхностью мембраны в состоянии покоя. Возникновение и поддержание ПП обусловлено: 1)наличием ионной асимметрии для K и Na внутри и вне клеток. 2)Избирательная проницаемость мембраны для электрогенных ионов(Na, K, Ca, Cl) в состоянии покоя. 3)Работа натрий-калиевого насоса Концентрация K больше внутри клетки, чем снаружи, а концентрация Ca, Na,Cl больше вне клетки, чем внутри, поэтому калий всегда стремиться «выйти», а Na, Ca,Cl «войти». Ионная асимметрия связана с работой натрий-калиевого насоса, который постоянно выкачивает поступающий Na(3 иона) и вкачивает выходящий K(2 иона). Так как снаружи получается больше положительных, чем внутри, поэтому насос тоже учувствует в появлении зарядов на мембранной клетки. 9.Потенциал действия – понятие, роль, механизм возникновения, следовые явления. Потенциал действия-это кратковременное колебание ПП в ответ на действие раздражителя, в результате происходит смена зарядов. Фазы ПД: 1)Начальная деполяризация 2)Быстрая деполяризация с появлением пика ПД 3)Реполяризация в начале быстрая, затем медленная. Происхождение: 1)Изменение ионной проницаемости для Na и K; 2)Активируются потенциал зависимые ионные каналы, которые были закрыты в покое:это быстрые натриевые каналы, калиевые каналы. 3)В результате открытия ионных каналов возникает движение ионов через мембраны, что приводит к смене зарядов. Механизм возникновения ПД: 1.при действии раздражителя происходит активация(открытие потенциал зависимых Na каналов) 2.натрий поступает внутрь клетки по гардиенту концентрации 3.начинает уменьшаться величина отрицательного заряда на внутренней поверхности мембраны. Это уменьшение заряда называется деполяризацией. 4.уменьшение заряда достигает критического уровня деполяризации(КУД) 5.после данного уровня происходит быстрая смена заряда внутри клетки т.к. открываются все натриевые каналы и натрий поступает лавинообразно 6.в результате возникает пик ПД(заряд с – меняется на +) 7.на пике ПД закрываются каналы для натрия и открываются для калия, калий начинает быстро выходить из клетки 8.в результате восстанавливается отрицательный заряд внутри клетки. Это восстановление заряда называется реполяризацией. 10.Сравнительная характеристика потенциала действия и локального потенциала. Локальный потенциал или локальный ответ-местное возбуждение, ПД- распространенное возбуждение. При возникновении локального потенциала раздражитель больше пороговой величины, деполяризация не достигает уровня КУД. Особенности ПД: 1.возникает при действии раздражителя пороговой силы 2.подчиняется закону «все или ничего» 3.распространяется по мембране, не меняя свою величину(без декремента) 4.ПД не способен к суммации 5.имеет латентный период 6.наличие рефрактерности Особенности локального потенциала: 1.возникает при действии раздражителя пороговой величины 2.подчиняется закону силы 3.способен к суммации 4.распространяется с декрементом на малые расстояния 5.отстуствует латентный период 6.рефрактерности нет 11.Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия. Рефрактерность, причины ее возникновения. Каждая фаза возбудимости соответствует определенной фазе ПД: 1)Фаза первичной экзальтации( соотв. начальной деполяризации) 2)Фаза абсолютной рефрактерности-быстрая деполяризация с генерацией пика 3) Фаза относительной рефрактерности-быстрая реполяризация 4)Фаза супернормальной возбудимости-следовая деполяризация, которая связана с медиальной реполяризацией 5)Фаза субнормальной возбудимости-следовая гиперполяризация.(рисунок) Рефрактерность –отсутствие или снижение возбудимости ткани. Она связана с иннактивацией Na каналов. Длительность фазы абсолютной рефрактерности характеризует степень возбудимости ткани. Во время фазы абсолютной рефрактерности ткань не отвечает на действие раздражителя любой силы, потому что становится невозбудимой. Это связано с тем, что не может изменяться состояние Na каналов, которые изменяются при действии первого раздражителя. 12.Нервное волокно, классификация нервных волокон. Механизмы проведения возбуждения по безмиелиновым и миелиновым нервным волокнам. Нервные волокна-это отростки нейронов, с помощью которых осуществляется связь между нейронами. Классификация нервных волокон: 1)Тип А: миелиновые волокна: -А-альфа-двигательные волокна, самые толстые, большая скорость=70-100м/с -А-бетта,А-гамма,А-дельта-чувствительные волокна,скорость=5-70 м/с 2)тип В-миелиновые, представляют собой преганглионарные волокна ВНС, скорость=3-18 м/с 3)тип С-безмиелиновые, постганглионарные волокна ВНС, скорость=0,5-3м/с Физиологическая характеристика: 1)Нервные волокна практически неутомляемые 2)Нервные волокна обладают высокой лабильностью т.е. могут воспроизводить ПД с очень высокой частотой. Проведение возбуждения по безмиелиновым. Проведение осуществляется местными циркулярными током, которые возникают между участками волокна. Передача –регенераторная т.е. на новом участке волокна заново возникает ПД, проводится без декремента. Направление- двустороннее от места возникновения ПД, скорость зависит от диаметра. Механизм : 1 этап: действие раздражителя на какой-то участок нервного волокна, происходит перезарядка мембраны т.е меняются знаки. 2 этап: начинают возникать циркулярные токи между возбужденным участком нерва и двумя соседними с ним участками, которые находятся в состоянии покоя( ток идет от + к -) 3 этап-передача возбуждения последнего по волокну в обе стороны от первого участка т.е. циркулярный ток вызывает открытие потенциалзависимых Na –каналов на мембране волокна, что приводит к появлению нового ПД.Когда волокно возбуждено, то в данном месте возникает состояние рефрактерности т.е невозбудимость, поэтому то от места возникновения движется в обе стороны не возвращается обратно, потому что данный участок нерва находится в состоянии рефрактерности. Проведение возбуждения по миелиновым волокнам. Данное волокно покрыто миелином не полностью, есть участки без миелина, которые назыаются перехват Ранвье. Особенность перехватов: на данном участке соединяется большое количество ионных каналов, которые позволяют генерировать ПД большой амплитуды, в результате он может перепрыгивать до 2-3 перехватов Ранвье, что зависит от диаметра волокна. Перехват Ранвье- место возникновения ПД. Механизм: 1 этап: на перехвате возникает ПД 2 этап: появляются циркулярные токи между двумя соседними перехватами, не рядом 3 этап:скачкообразная передача возбуждения по волокну в обе стороны. |