Шпаргалка по "Физиологии"

В качестве примера такого повышения лабильности, или, как его называл А. А. Ухтомский, усвоения ритма, приведем следующий опыт Г. Мевеса на изолированном нервном волокне лягушки. Одиночное нервное волокно раздражали ритмическими стимулами частотой 460 в секунду. На каждый стимул возникал потенциал действия. Затем повышали частоту стимуляции до 740 в секунду. Вначале волокно отвечало только на каждый второй стимул, т. е. происходила трансформация ритма раздражений. Однако после нескольких секунд такого раздражения волокно начало усваивать навязанный ему ритм, и частота ответов повысилась до 740 импульсов в секунду. Усвоение ритма связано с убыстрением тех процессов обмена веществ, которые обеспечивают активное «выкачивание» из протоплазмы в наружный раствор ионов Nа, проникших через мембрану во время возбуждения.

Е) Рефрактерность.

Рефрактерным периодом (рефрактерностью) называют период времени после возникновения на возбудимой мембране потенциала действия, в ходе которого возбудимость мембраны снижается, а затем постепенно восстанавливается до исходного уровня. Абсолютный рефрактерный период — интервал, в течение которого возбудимая ткань неспособна генерировать повторный потенциал действия (ПД), каким бы сильным ни был инициирующий стимул. Относительный рефрактерный период — интервал, в течение которого возбудимая ткань постепенно восстанавливает способность формировать ПД. В ходе относительного рефрактерного периода стимул, более сильный, чем тот, который вызвал первый ПД, может привести к формированию повторного ПД.

9. Закон «все или  ничего» и закон силовых отношений.

Закон "все или ничего": При допороговых раздражениях клетки в ткани ответной реакции не возникает. При пороговой силе раздражителя развивается максимальная ответная реакция, поэтому увеличение   силы раздражения выше пороговой не сопровождается ее усилением. В соответствии с этим законом реагирует на раздражения одиночное нервное и мышечное волокно, сердечная мышца.

Закон силовых отношений: Чем больше сила раздражителя, тем больше величина ответной реакции. В соответствии с этим законом функционируют сложные структуры, например, скелетная мышца. Амплитуда ее сокращений от минимальных (пороговых) величин постепенно увеличивается с увеличением силы раздражителя до субмаксимальных и максимальных значений. Это обусловлено тем, что скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, имеющих различную возбудимость. Поэтому на пороговые раздражители отвечают только те мышечные волокна, которые имеют самую высокую возбудимость, амплитуда мышечного сокращения при этом минимальна. С увеличением силы раздражителя в реакцию вовлекается все большее и большее количество мышечных волокон и амплитуда сокращения мышцы все время увеличивается. Когда в реакцию вовлечены все мышечные волокна, составляющие данную мышцу, дальнейшее увеличение силы раздражителя не приводит к увеличению амплитуды сокращения.

10. История учения о  биоэлектрических явлениях.

Попытка последовательной разработки учения о «животном электричестве» была сделана Л. Гальвани в его известном «Трактате о силах электричества при мышечном движении» (1791). Занимаясь изучением физиологического влияния разрядов электрической машины, а также атмосферного электричества во время грозовых разрядов, Гальвани в своих опытах использовал препарат задних лапок лягушки, соединенных с позвоночником. Подвешивая этот препарат на медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что когда лапки лягушки раскачивались ветром, то их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животным электричеством», зарождающимся в спинном мозгу лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам лапки. Опыты Гальвани повторил А. Вольта (1792) и установил, что описанные Гальвани явления нельзя считать обусловленными «животным электричеством»; в опытах Гальвани источником тока был не спинной мозг лягушка, а цепь, образованная из разнородных металлов — меди и железа. В ответ на возражения Вольта Гальвани произвел новый опыт, уже без участия металлов. Он показал, что если с задних конечностей лягушки удалить кожу, затем перерезать седалищный нерв у места выхода его корешков из спинного мозга и отпрепарировать нерв вдоль бедра до голени, то при набрасывании нерва на обнаженные мышцы голени они сокращаются. Э. Дюбуа-Реймон назвал этот опыт «истинным основным опытом нервно-мышечной физиологии». Наиболее полно учение об электрических явлениях в живых тканях было разработано в 40—50-х годах прошлого столетия Э. Дюбуа-Реймоном. Особой его заслугой является техническая безупречность опытов. С помощью усовершенствованных им и приспособленных для нужд физиологии гальванометра, индукционного аппарата и неполяризующихся электродов Дюбуа-Реймон дал неопровержимые доказательства наличия электрических потенциалов в живых тканях как в покое, так и при возбуждении. На протяжении второй половины XIX и в XX веке техника регистрации биопотенциалов непрерывно совершенствовалась.

11. Биомембраны: строение, функции, проницаемость, активный  и пассивный транспорт веществ.

Структура и состав:

Мембраны состоят из липидов  трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку. Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются.

Функции:

- барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.

- транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке соответствующего pH и ионной концентрации, которые нужны для работы клеточных ферментов.

- матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие;

- механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

- энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки;

- рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).

- ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.

- осуществление генерации и  проведения биопотенциалов.

Пассивный транспорт - транспорт веществ по градиенту концентрации, не требующий затрат энергии. Пассивно происходит транспорт гидрофобных веществ сквозь липидный бислой. Пассивно пропускают через себя вещества все белки-каналы и некоторые переносчики. Пассивный транспорт с участием мембранных белков называют облегченной диффузией. Другие белки-переносчики (их иногда называют белки-насосы) переносят через мембрану вещества с затратами энергии, которая обычно поставляется при гидролизе АТФ. Этот вид транспорта осуществляется против градиента концентрации (или электрохимического градиента) переносимого вещества и называется активным транспортом.

12. Мембранный потенциал:  механизм возникновения, методы  регистрации, свойства.

Между наружной поверхностью клетки и ее протоплазмой в состоянии  покоя существует разность потенциалов  порядка 60—90 лее, причем поверхность клетки заряжена электроположительно по отношению к протоплазме. Эту разность потенциалов принято называть потенциалом покоя, или мембранным потенциалом. Точное измерение потенциала покоя возможно только с помощью микроэлектродов, предназначенных для внутриклеточного отведения. Микроэлектрод представляет собой мйкропипетку, т. е. тонкий капилляр, вытянутый из стеклянной трубки. Диаметр его кончика около 0,5 мк. Микропипетку заполняют солевым раствором, погружают в него металлический электрод и соединяют с электроизмерительным прибором —- осциллографом с усилителем постоянного тока. Микроэлектрод устанавливают над исследуемым объектом, например мышцей, а затем с помощью микроманипулятора — прибора, снабженного микрометрическим винтом, вводят внутрь клетки. Второй электрод обычных размеров прикладывают к поверхности мышцы или же погружают его в раствор Рингера, в котором находится исследуемый объект .

13. Потенциал действия: механизм возникновения, методы  регистрации, свойства.

Потенциал действия — волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в процессе передачи нервного сигнала. По сути своей представляет электрический разряд — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нейрона, мышечного волокна или железистой клетки), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, тогда как его внутренняя поверхность становится положительно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны. Потенциал действия является физической основой нервного или мышечного импульса, играющего сигнальную (регуляторную) роль.

Фазы потенциала действия:

Предспайк — процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации (местное возбуждение, локальный ответ).

Пиковый потенциал, или спайк, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части (реполяризация мембраны).

Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мембраны (следовая деполяризация).

Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Изменение возбудимости  ткани при возбуждении.

Возникновение в нервном или  мышечном волокне потенциала действия сопровождается многофазными изменениями возбудимости. Для их изучения нерв или мышцу подвергают действию двух коротких, но сильных электрических стимулов, следующих друг за другом с определенным интервалом. Регистрация возникающих в ответ на эти раздражения потенциалов действия позволила установить важные факты.

Абсолютная рефрактерность – периоду возникновения и развития пика потенциала действия соответствует полное исчезновение возбудимости. ( в нервных волокнах длится 0,5 мсек, продолжается 250-300 мсек)

Относительная рефрактерность – в это время возбудимость постепенно возвращается к первоначальному уровню, имевшемуся до начала первого раздражения. Нервное или мышечное волокно способно ответить на сильное раздражение, но амплитуда потенциала действия оказывается резко сниженной. ( в нервных волокнах длится 4-8 мсек)

Фаза супернормальности – повышенная возбудимость, совпадает с периодом следовой деполяризации, развивающейся вслед за потенциалом действия. ( в двигательных волокнах длится 12 – 20 мсек)

Фаза субнормальной  возбудимости – идет вслед за следовым повышением возбудимости, соответствует следовому положительному потенциалу.

15. Локальный ответ  и его характеристики.

Потенциал действия, способный к  распространению вдоль нервного или мышечного волокна, не является единственной формой ответа на раздражение. Наряду с потенциалом действия в любом возбудимом образовании можно вызывать и местный, не распространяющийся, ответ.  По мере дальнейшего увеличения силы тока и приближения ее к порогу к пассивной деполяризации мембраны под катодом присоединяется и активная подпороговая деполяризация в форме так называемого локального ответа. По своим свойствам локальный ответ существенно отличается от потенциала действия. Локальный ответ не имеет четкого порога возникновения; он не подчиняется закону «все или ничего» (стр. 351). Это выражается в том, что амплитуда локального ответа в отличие от потенциала действия зависит от силы приложенного стимула: чем стимул сильнее, тем больше локальный ответ. Во время локального ответа возбудимость ткани повышена, между тем как потенциал действия сопровождается падением возбудимости.

16. Особенности строения, функции и физиологические свойства скелетных мышц.

Поперечнополосатые мышцы скелета  состоят из волокон длиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров  и диаметром от 10 до 100 мк. Каждое мышечное волокно представляет собой симпластическую многоядерную структуру, т. е. такое образование, в котором отсутствует разграничение клеток. Поверхность волокна покрыта прозрачной оболочкой — сарколеммой, кажущейся под микроскопом бесструктурной. Содержимое волокон состоит из саркоплазмы, в которой располагаются сократительные нити — миофибриллы, а также внутриклеточные включения — саркосомы и митохондрии, в которых осуществляются окислительные и некоторые другие ферментативные процессы. Миофибриллы поперечнополосатых мышечных волокон разделены по всей длине на правильно чередующиеся участки (диски), обладающие разными оптическими свойствами. Одни из этих участков анизотропны, т. е. обладают двойным лучепреломлением. В обыкновенном свете они выглядят темными, а в поляризованном свете— прозрачными в продольном направлении и непрозрачными в поперечном направлении. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми - они изотропны, т. е. не обладают двойным лучепреломлением. Анизотропные участки обозначают буквой А, изотропные — буквой  I. В середине диска А различается светлая полоска Н, посередине диска I проходит темная полоска Z, представляющая собой тонкую перепонку, сквозь поры которой проходят миофибриллы.