Общая физиология возбуждения

КГБОУ СПО «Бийский педагогический колледж»

 

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине Физиология с основами биохимии.

 

Тема работы Общая физиология возбуждения.

 

 

 

 

Выполнила студентка_204 гр.

Специальности Физическая культура

Кочнева

фамилия

Виктория Сергеевна

 имя, отчество

 

 

 

ОЦЕНКА___________________________

               «____»________________2013   г.

Преподаватель

___________________________________

фамилия, имя, отчество

Подпись___________________________

Содержание:

1. Введение.
2. Раздражители и раздражимость.
3. Возбудимость и возбуждение.
4. Мембранный потенциал.
5. Законы раздражения.
6. Парабиоз.
7. Заключение.
8. Литература.
 

1. Введение.

Изучение физиологии нервной системы — «распорядителя» и «распределителя» всех функций живого организма, по образному выражению И. П. Павлова, требует глубокого и тщательного ознакомления с теми основными жизненными явлениями и процессами, которые обеспечивают выполнение нервной системой регулирующей и координационной роли в организме.

Известно, что одним из основных законов биологии, общим для всех ступеней эволюционного развития животного мира, является закон единства организмами среды. Животный  (и растительный) организм может существовать лишь при условии удовлетворения   требованиям этого закона.   А так как окружающая организм среда находится в непрерывном развитии и движении, то претворение в жизнь этого основного закона неизбежно требует приспособления организма к меняющимся условиям существования требует проявления ответной изменчивости живых организмов.   Приспособительная   изменчивость живых образований при перестройках внешней среды идет в направлении  изменения  их физиологических свойств  и функциональных отправлений. [8]

Возбужде́ние в физиологии — ответ ткани на раздражение, проявляющийся помимо неспецифических реакций (генерация потенциала действия, метаболические изменения) в выполнении специфической для этой ткани функции; возбудимыми являются нервная (проведение возбуждения), мышечная (сокращение) и железистая (секреция) ткани. Возбудимость — свойство клеток отвечать на раздражение возбуждением.

При возбуждении живая система переходит из состояния относительного физиологического покоя к состоянию физиологической активности. В основе возбуждения лежат сложные физико-химические процессы. Мерой возбуждения является сила раздражителя, которая вызывает возбуждение.

Возбудимые ткани обладают высокой чувствительностью к действию слабого электрического тока (электрическая возбудимость), что впервые продемонстрировал Л. Гальвани. [1]

 

2. Раздражители и раздражимость.

Состояние покоя биосистемы можно наблюдать при отсутствии специальных раздражающих воздействий извне.   Оно  характеризуется  относительным постоянством текущих значений физиологических параметров и отсутствием проявлений специфических функций. Понятие покоя является относительным, поскольку изменения физиологических параметров все-таки происходят, но не достигают значений, определяющих проявление специфической функции живой системы.

При изменениях внешней или внутренней среды биосистема может переходить в активное или деятельное состояние.

Раздражимостью называется способность живых организмов и образующих их систем (органов, тканей, клеток) реагировать на внешнее воздействие изменением своих физико-химических и физиологических свойств. 
Раздражимость проявляется в изменениях текущих значений физиологических параметров, величина которых превышает их сдвиги при покое. Раздражимость является универсальным проявлением жизнедеятельности всех  без исключения  биологических  систем. [6]

Раздражение — процесс воздействия на живой объект внешних по отношению к нему факторов.

Раздражители — факторы внешней среды, вызывающие переход биосистемы в активное состояние.

Раздражители подразделяются по их биологической значимости, по качественному и количественному признаку.

Качественно они могут иметь физическую (электромагнитные волны, электрический ток, механические воздействия и др.) и химическую (газы, химические соединения)  природу.

По биологическому значению все раздражители относят к адекватным и неадекватным.

Адекватным считается такой раздражитель, к восприятию которого данная биосистема специально приспособилась в процессе эволюции. Так, для органа зрения адекватно электромагнитное воздействие в определенном диапазоне длин волн; для  слуха  —  упругие  механические  колебания  среды  и т.п.

К Неадекватным относят раздражители, не являющиеся в естественных условиях средством возбуждения данной биосистемы, но, тем не менее, способные при достаточной силе вызвать возбуждение. Все раздражители (адекватные и неадекватные) в зависимости от их силы подразделяют на пороговые, подпороговые, максимальные,   субмаксимальные  и  супермаксимальные.

Минимальная сила раздражителя, необходимая для возникновения минимального по величине возбуждения, называется порогом возбуждения.   Величина  порога   является   мерой  возбудимости  ткани.

Раздражители, сила которых ниже порога возбуждения, рассматриваются как подпороговые.

Если сила раздражения превосходит порог возбуждения, величина ответной реакции ткани (возбуждения) возрастает вплоть до известного, определенного для каждого живого образования предела. Дальнейшее увеличение силы раздражителя уже не ведет к росту ответной реакции.

Минимальная сила раздражителя, вызывающая наибольший (максимальный) ответ ткани, называется максимальной силой раздражения.

Раздражители, сила которых меньше или больше максимальной, называются, соответственно, субмаксимальными и супермаксимальными. [7]

 

3. Возбудимость и возбуждение.

Когда изменения внешней среды начинают превышать известный индивидуальный уровень, активное состояние некоторых тканей и клеток может сопровождаться проявлением специфической функции данной живой системы — возбудимостью.

Возбудимостью называется способность организма, органа, ткани или клетки отвечать на раздражение активной специфической реакцией — возбуждением (генерацией нервного импульса, сокращением, секрецией и др.).

Раздражимость и возбудимость характеризуют в сущности одно и то же свойство биологической системы — способность отвечать на внешние воздействия. Однако термин возбудимость используется для определения специфических реакций, имеющих более позднее филогенетическое происхождение. Возбудимость является, следовательно, высшим проявлением более  общего  свойства раздражимости тканей. [6]

Клетки нервной Ткани в процессе эволюции приспособились к быстрой ответной реакции на действие раздражителя, поэтому нервную ткань называют возбудимой, а ее способность быстро реагировать на раздражение — возбудимостью. Количественной мерой возбудимости является порог раздражения — минимальная величина раздражителя, способная вызвать ответную реакцию ткани. В этой связи раздражитель меньшей силы называют подпороговым, а большей — надпороговым. Последние в сравнении с пороговыми, как правило, вызывают более значительные ответные изменения в жизнедеятельности ткани или организма.

Возбудимость проявляется в процессах возбуждения, которые представляют изменение процессов обмена веществ в клетках нервной ткани. Изменение обмена веществ. Провождается передвижением через клеточную мембрану отрицательно и положительно заряженных ионов, что вызывает изменение активности клетки. Эти биоэлектрические изменения в клетке в настоящее время хорошо изучены и могут быть измерены с помощью специальной электронной аппаратуры и особых микроскопических электродов диаметром всего в 1—7 мкм. Разность электрических потенциалов в покое между внутренним содержанием нервной клетки и ее наружной оболочкой составляет около 50—70 мВ (1 мВ = 0,001 В). Эта разность потенциалов, называемая мембранным потенциалом покоя, обусловлена неравенством концентрации ионов в цитоплазме клетки и внеклеточной среде, что в свою очередь связано с избирательной проницаемостью клеточной мембраны к ионам Na+ и К+. [3]

 

 

 

4. Мембранный потенциал.

По современным представлениям, мембрана нейрона состоит из двойного слоя молекул фосфолипидов, повернутых «головками» (гидрофильными частями молекул) наружу, а «хвостами» (гидрофобными частями) друг к другу, между которыми свободно плавают глыбы белковых молекул.

Предполагают, что мембранные белки, пронизывающие мембрану насквозь, обусловливают проницаемость мембраны, образуя ионные каналы. Через эти каналы могут проходить различные ионы (натрий, калий, хлор). В состоянии покоя через небольшие поры мембраны могут свободно проходить ионы калия и почти не проходят ионы натрия. Однако поверхность клетки не является просто пассивным барьером. Специальный метаболический механизм, так называемый натрий-калиевый насос, выкачивает ионы натрия из клетки, в результате чего их концентрация в клетке значительно ниже, чем во внеклеточной среде. Внутрь клеток при этом накачиваются ионы калия. Для работы этого механизма затрачивается энергия макроэргических связей АТФ. Во внеклеточной (тканевой) жидкости имеется избыток анионов хлора. В результате различной концентрации ионов между наружной и внутренней поверхностью мембраны нейрона существует разность потенциалов. Внутри клетки регистрируется отрицательный потенциал по отношению к ее наружной поверхности. В нейронах величина мембранного потенциала покоя составляет примерно минус 70 милливольт (- 70 мВ). [2]

 

 

Мембранный потенциал покоя

Мембранным потенциалом покоя (МПП) или потенциалом покоя (ПП) называют разность потенциалов покоящейся клетки между внутренней и наружной сторонами мембраны. Внутренняя сторона мембраны клетки заряжена отрицательно по отношению к наружной. Принимая потенциал наружного раствора за нуль, МПП записывают со знаком «минус». Величина МПП зависит от вида ткани и варьирует от -9 до -100 мв. Следовательно, в состоянии покоя клеточная мембрана поляризована. Уменьшение величины МПП называют деполяризацией, увеличение — гиперполяризацией, восстановление исходного значения МПП — реполяризацией  мембраны.

Основные положения мембранной теории происхождения МПП сводятся к следующему. В состоянии покоя клеточная мембрана хорошо проницаема для ионов К+ (в ряде клеток и для СГ), менее проницаема для Na+ и практически непроницаема для внутриклеточных белков и других органических ионов. Ионы К+ диффундируют из клетки по концентрационному градиенту, а непроникающие анионы остаются в цитоплазме, обеспечивая появление разности потенциалов через  мембрану.

Возникающая разность потенциалов препятствует выходу К+ из клетки и при некотором ее значении наступает равновесие между выходом К+ по концентрационному градиенту и входом этих катионов по возникшему электрическому градиенту. Мембранный потенциал, при котором достигается это равновесие, называется равновесным потенциалом. 

 

 

Мембранный потенциал действия

Если на нерв или мышцу нанести раздражение выше порога возбуждения, то МПП нерва или мышцы быстро уменьшится и на короткий промежуток времени (миллисекунда) произойдет перезарядка мембраны: ее внутренняя сторона станет заряженной положительно относительно наружной. Это кратковременное изменение МПП, происходящее при возбуждении клетки, которое на экране осциллографа имеет форму одиночного пика, называется мембранным потенциалом действия (МПД).

МПД в нервной и мышечной тканях возникает при снижении абсолютной величины МПП (деполяризации мембраны) до некоторого критического значения, называемого порогом генерации МПД.

По своей амплитуде (100-120 мВ) МПД (Мембранный потенциал действия) на 20-50 мВ превышает величину МПП (Мембранный потенциал покоя). Другими словами, внутренняя сторона мембраны на короткое время становится заряженной положительно по отношению к наружной,   —  «овершут»  или реверсия  заряда.

Причиной прекращения роста МПД (Мембранный потенциал действия) и реполяризации мембраны клетки является:

а) Увеличение деполяризации мембраны, т.е. когда Ем -» ENa, в результате чего снижается электрохимический градиент для ионов натрия, равный Ем —> ENa. Другими словами, уменьшается сила, «толкающая» натрий внутрь клетки;

б) Деполяризация мембраны порождает процесс инактивации натриевых каналов (закрывание h-ворот; состояние В канала), который тормозит рост натриевой проницаемости мембраны и ведет к ее снижению;

в) Деполяризация мембраны увеличивает ее проницаемость для ионов калия. Выходящий калиевый ток стремится сместить мембранный потенциал в сторону калиевого  равновесного  потенциала.

Снижение электрохимического потенциала для ионов натрия и инактивация натриевых каналов уменьшает величину входящего натриевого тока. В определенный момент времени величина входящего тока натрия сравнивается с возросшим выходящим током — рост МПД прекращается. Когда суммарный выходящий ток превышает входящий, начинается реполяризация мембраны, которая также имеет регенеративный характер. Начавшаяся реполяризация ведет к закрыванию активационных ворот (m), что уменьшает натриевую проницаемость мембраны, ускоряет реполяризацию, а последняя увеличивает число  закрытых каналов  и т.д. [4]

 

5. Законы раздражения.

Действие раздражителя на биосистему подчиняется определенным закономерностям, которые сформулированы в законах  раздражения.

Для минимального возбуждения требуется определенная критическая пороговая сила действия раздражителя. Зависимость между силой раздражения и реакцией обьекта сформулировано в законе силы раздражения: чем сильнее раздражение, тем до известных пределов сильнее  ответная реакция объекта (органа, ткани, клетки).