физиология. Физиология1. Физиология наука, которая изучает процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования в различных биологических системах (от клетки до организма). Предметами

Название	Физиология наука, которая изучает процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования в различных биологических системах (от клетки до организма). Предметами
Анкор	физиология
Дата	11.09.2022
Размер	173.93 Kb.
Формат файла
Имя файла	Физиология1.docx
Тип	Документы #671210

Физиология – наука, которая изучает процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования в различных биологических системах (от клетки до организма).

Предметами изучения физиологии являются функцииживого организма, взаимосвязь этих функций, их регуляцию, приспособление организмов к внешней среде и становление их в филогенезе и онтогенезе. Основные задачи:

исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем органов, организма в целом;
изучение механизмов регуляции функций органов и систем органов;
выявление реакций организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды, а также исследование механизмов возникающих реакций

Физиологию разделяют

-общую- основные жизненные процессы, общие проявления жизнедеятельности: метаболизм клеток и тканей, свойства биологических мембран, общие закономерности реагирования организма на воздействия окружающей среды, формирование и изменение функций в процессе фило- и онтогенеза.

-частную- свойства отдельных тканей, органов, систем органов (физиология крови, сердца, выделения и т.д.).

-прикладную- закономерности проявлений деятельности организма в определенных условиях (физиология спорта, питания, космическая, экологическая и т.д.).

второй подход в классификации:

-нормальная(механизмы функционирования каждого органа и организма в целом)

-патологическая(изучает механизмы возникновения, развития и завершения патологических процессов)

-клиническая(осуществляет связь между фундаментальными и клиническими науками. Изучает роль и характер изменения физиологических процессов как основу для возникновения патологических состояний организма, исследует компенсаторные механизмы нарушенных функций.

Краткая история физиологии

Гиппократ: «Физиология – служанка медицины». Гален (131-200 гг. н.э.) «Основа медицины».

Уильям Гарвей (1578 – 1657). Книга «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животного». Альбрехт Галлер (1708 – 1777) 8-томное сочинение «Элементы физиологии человеческого тела».

Иоганнес Мюллер (1801 – 1858)

И.М. Сеченов (1829-1905) в 60-е годы 19 века открыл кафедру физиологии в Медико-хирургической академии С.-Пб.

Раздражитель – фактор среды, действующий на живую систему, вызывая в ней ответ в виде изменения обмена веществ.

Раздражение – процесс изменения обмена веществ в живой системе в ответ на действие раздражителя. Раздражимость – способность биологической системы отвечать изменением обмена веществ на действие раздражителя.

Возбуждение- процесс изменения обмена веществ в клетке в ответ на раздражение в виде временной быстрой деполяризации мембраны=генерации потенциала действия

Возбудимость – способность отвечать на раздражение быстрой деполяризацией мембраны=генерацией потенциала действия

Цитоплазматическая мембрана состоит из двух компонентов – белков и липидов. Все липиды в мембране амфифильные, то есть имеют полярную (гидрофильную) и неполярную (гидрофобную) части, полярные части обращены к цитоплазме и тканевой жидкости, а неполярные части обращены друг к другу – так формируется двойной слой липидов.

Пассивный транспорт. Передвижение ионов осуществляется по градиенту концентрации без затрат энергии Простая диффузия. Все неполярные вещества (стероиды, непрямой билирубин, кислород и тд) и мелкие полярные молекулы (этиловый спирт, углекислый газ, аммиак) способны проходить через билипидный слой без помощи всяких переносчиков.

Облегчённаядиффузия-крупные полярные и все заряженные вещества не способны диффундировать через билипидный слой, поэтому, чтобы пройти через клетку, им нужны специальные белки-переносчики

два вида переносчиков для облегчённой диффузии: транслоказы и каналы.

Транслоказы- белки, которые проходят мембрану насквозь, имеют активный центр связывания, проворачиваются, чтобы пустить вещество на другую сторону, а потом принимает первоначальное положение. Транслоказы могут переносить одну молекулу (пассивный унипорт), две разные молекулы в одну сторону (пассивный симпорт), две разные молекулы в противоположные стороны (пассивный антипорт).

Каналы тоже прободают мембрану, но в отличии от транслоказ имееют канал(дыру в мембране образуют)

Все ионные каналы подразделяются на следующие группы:

По избирательности:

а) селективные, т.е. специфические. Эти каналы проницаемы для строго определенных ионов;

б) неспецифические, не имеющие определенной ионной избирательности и пропускают все что проходит по диаметру

По механизмам открывания(управляемые):

а) потенциалзависимые, т.е. те которые открываются при определенном уровне потенциала мембраны; б)лигандзависимые -рецептор реагирует на присоединение к нему химического вещества, например, нейромедиатора

в) механозависимые (рецептор канала воспринимает механическое воздействие, например, растяжение клетки, и включает канал)

В воротном механизме различают активационные (m) ворота и инактивационные (h ) ворота.

Осмос – пассивное движение воды через полупроницаемую мембрану по градиенту осмотического давления. Сила, которая определяет движение растворителя, называется осмотическим давлением. В плазме крови осмотическое давление – 5600 мм рт.ст.,

Осмотическое давление обусловлено количеством растворенных в воде частиц.

Движение воды осуществляется из области с низкой концентрацией частиц в область с высокой концентрацией частиц.

Часть осмотического давления, которую создают белки, называют онкотическим давлением. В плазме крови онкотическое – 25-30 мм рт.ст

Активный транспорт. К этой группе транспортных систем относятся натрий-калиевый насос, кальциевый насос, хлорный насос

Первично активный- транспорт против градиента концентрации, обеспечивается наличием специальных белковых комплексов, именуемых насосами или помпами, и использованием энергии АТФ (транспортные АТФазы).

Функция – поддержание постоянства ионного состава. Na, K – АТФаза; К, Н – АТФаза; Са – АТФаза и др

Натрий-калиевый насос – это фермент натрий-калиевая АТФ-аза. Его белковые молекулы встроены в мембрану. Он расщепляет АТФ и использует высвобождающуюся энергию для противоградиентного выведения натрия из клетки и закачивания калия в неѐ. За один цикл каждая молекула натрий- калиевой АТФ-азы выводит 3 иона натрия и вносит 2 иона калия. Так как в клетку поступает меньше положительно заряженных ионов, чем выводится из неѐ, натрий-калиевая АТФ-аза на 5-10 мВ увеличивает мембранный потенциал.

Вторичноактивный- обеспечивает транспорт веществ белками-переносчиками (углеводов и аминокислот, кальция) против концентрационного градиента за счет энергии транспорта Na+ по концентрационному градиенту.

Используется энергия, создаваемая с помощью первично-активного транспорта из-за неодинаковой концентрации ионов по разные стороны мембраны, часто при

переносе Na+(чтобы глюкоза вошла в клетку тратится энергия необходимая для переноса Na) Поддержание концентрационного градиента для Na+ обеспечивается Na, K – АТФазой.

Вторично-активный транспорт может быть однонаправленным (симпорт), либо разнонаправленным (антипорт).

Цитоз, он же везикулярный транспорт.

Выделяют эндоцитоз (из тканевой жидкости в клетку) и экзоцитоз (из клетки в тканевую жидкость), эндоцитоз подразделяется на пиноцитоз (захват чего-то более-менее жидкого, растворимого, не очень большого) и фагоцитоз (захват крупных частиц, даже целых клеток). При эндоцитозе происходит впячивание мембраны, а затем отшнуровка, в результате часть тканевой жидкости с её содержимым оказывается в клетке в спец упаковке.

У клетки на мембране есть специальные участки/площадки, под которыми есть спец белки(комплемент), позволяющие мембране впячиваться и отшнуровываться, формирую везикулу/пузырёк, а самое главное – в этих участках есть рецепторы, запускающие эндоцитоз, распознавая крупные молекулы.

1 опыт Гальвани решил доказать существование электрического тока в живых организмах (биотоки). Для этого он приготавливал спинальный препарат из лягушек (отрезал всё, что выше подмышек, снимал кожу с нижних лапок), вешал его за спину на медный крючок, который стоял на цинковой пластине. Когда лапка касалась пластины, лапка одёргивалась (ток вызывает сокращение мышц). Казалось бы, доказал, но Ватт выяснил, что источником тока послужила не лягушка, а так называемый гальванический элемент (соединение меди с цинком). 2 опыт Гальвани решил сделать другой эксперимент: он приготовил нервно-мышечный препарат (отпрепарированная мышца и подходящий к ней нерв), он накинул нерв на мышцу, после чего та начала сокращаться. Мембранный потенциал покоя у мышцы отрицательный («отрицательный потенциал»), но Гальвани так отпрепарировал мышцу, что часть её поверхности была целая (способна поддерживать физиологически нормальный отрицательный потенциал), а другая часть была деформирована (неспособна поддерживать потенциал отрицательным, поэтому потенциал равен нулю) – выходит, что на мышце имеются места с разными потенциалами (разными, потому что -70 мВ, например, и 0 мВ – разные потенциалы), а электрический ток по определению – разность потенциалов. Значит, частично повреждённая мышца генерирует электрический ток, который стимулирует наложенный на неё нерв, а тот, в свою очередь, вызывает сокращение мышцы. Так Гальвани доказал, что в живых организмах есть электрические токи (биотоки).

Описанное явление было названо током покоя. Ток покоя – ток, возникающий между повреждённым и неповреждённым участками мембраны (цитоплазматическая мембрана клеток имеется ввиду) в покое. Для измерения потенциала покоя используют микроэлектродную технику

(“patch- clamp”).

Опыт Маттеучи взял два нервно-мышечных препарата, на первую мышцу положил нерв от второй мышцы, а на нерв от первой мышцы стимулятором подал ток, первый нерв возбудился, вызвал возбуждение и сокращение первой мышцы, а возбуждённая мышца простимулировала лежащий на ней нерв от второй мышцы, тот возбудил и заставил сокращаться вторую мышцу.

Мышцы были отпрепарированы осторожно – все мембраны были целыми, дабы не вызвать ток покоя, поэтому первая мышца не стимулировала нерв от второй мышцы (между ними не было разницы потенциалов, а, следовательно, и тока), но возбуждённая первая мышца стимулировала изначально невозбуждённый нерв от второй мышцы, т.е. возбуждённая мышца имеет иной потенциал, нежели покоящаяся мышца и нерв – появилась разница потенциалов и, соответственно, электрический ток. Такой ток был назван током действия. Ток действия

– ток, между возбуждённым и невозбуждённым участками мембраны (в покое и возбуждение мембрана имеет разные потенциалы, а разность потенциалов и есть электрический ток).

МПП(микровольтер) – разность потенциалов между внутренней и внешней стороной мембраны(не заряд).

в покое заряд мембраны положительный снаружи и отрицательный внутри, а потенциал отрицательный(зарядсвнешнейстороныипотенциалобратныпознаку, азарядсвнутреннейстороныипотенциалравныпознаку)

Поддержание трансмембранного потенциала (МПП) предопределено:

Электрохимическим градиентом для K+, Na+, Cl-;
Избирательно высокой проницаемостью мембраны для К+(Суммарная проницаемость мембраны определяется соотношением открытых и закрытых каналов)
Наличием активного транспорта (Nа+,К+- насоса) в мембране.

Мембранный потенциал, при котором суммарный калиевый ток через мембрану равен нулю (число выходящих ионов К+ сравнивается с числом входящих ионов К+ в клетку), называется потенциалом равновесия или равновесным потенциалом и рассчитывается согласно уравнению Нернста: Ex=(R·T/z·F) · ln ([X]o/[X]i)
Уменьшение заряда мембраны называется деполяризацией, а увеличение заряда-гиперполяризацией. При нанесении раздражения с силой, равной некоторой критической величине, достигается критический уровень деполяризации (Екр) или КУД и развивается быстрая деполяризация

Разница между Ео и Екр. называется порогом деполяризации или пороговым потенциалом (ΔЕ).

ЧемменьшеΔЕ,темвышевозбудимость.

Порог деполяризации – одна из характеристик мембраны, отражает ее особенности и функциональное состояние и является мерой возбудимости. При изменении функционального состояния мембраны наблюдаются разные ΔЕ.

При достижении критического уровня деполяризации открываются все имеющиеся натриевые каналы по закону "все или ничего"
Фаза реполяризации, обусловлена Na+-инактивацией и повышением проницаемости для К+.

3 Следовая деполяризация и гиперполяризация, обусловлены медленным восстановлением исходной проницаемости для ионов К+. Для поддержания концентрационного градиента после серии разрядов включается активная деятельность мембранных АТФаз (Na+,К+- насосов), направленных на восстановление измененного концентрационного градиента Na+ и К+.