Фізіологія як наука. Біоелектричні явища в збудливих тканинах



Скачати 45,62 Kb.
Дата конвертації26.01.2017
Розмір45,62 Kb.

  • IВизначення поняття "фізіологія". Фізіологічні дисципліни
  • Фізіологія – наука про закономірності життєдіяльності організму у взаємозв'язку із зовнішнім середовищем.
  •  
  • Розрізняють такі фізіологічні дисципліни:
  •  
  • 1. Вікова фізіологія.
  • 2. Клінічна фізіологія.
  • 3. Фізіологія праці.
  • 4. Психофізіологія.
  • 5. Екологічна фізіологія.
  • 6. Фізіологія спорту.
  • 7. Авіаційна фізіологія.
  • 8. Космічна фізіологія.
  • 9. Патологічна фізіологія.
  • Рудольф Гейденгайн (1834-1897), видатний німецький фізіолог і гістолог. Основні роботи присвячені фізіології обміну речовин, процесам виділення і всмоктування, гістології нирок, шлунка, тепловому балансу організму.
  • Еміль Дюбуа-Реймон (1818-1896), німецький фізіолог, показав наявність "струму спокою" у нерві, першим виявив негативний потенціал пошкодженої ділянки кори півкуль мозку.
  • Клод Бернар (1813-1878), видатний французький фізіолог, академік французької АН. Вперше встановив значення функції підшлункової залози та її роль у процесах травлення; глікогеноутворюючої функції печінки та її ролі у регуляції цукру в крові.
  • Сєченов Іван Михайлович (1829-1905), видатний російський фізіолог. Всесвітню славу отримав завдяки його класичній праці "Реф­лекси головного мозку" (1863), в якій аналізує розумову діяльність, мислення людини, зводячи їх до найпростішого акту — рефлексу.

Англійський лікар Уільям Гарвей (1578-1657) на підставі своїх експериментів описав роботу серця, мале і велике кола кровообігу.

  • Англійський лікар Уільям Гарвей (1578-1657) на підставі своїх експериментів описав роботу серця, мале і велике кола кровообігу.
  • У 1791 р. професор Болонського університету Луїджі Гальвані написав "Трактат про електричні сили при м'язовому русі", що зробив його відомим у всьому світі завдяки дослідженню електричних явищ при м'язовому скороченні.
  • Видатний німецький фізіолог Карл Людвіг (1816-1895) у 1847 р. уперше застосував кімограф і ртутний манометр для запису кров'яного тиску. Разом з В. Ф. Овсянніковим К. Людвіг виявив у довгастому мозку наявність судинорухового центру.
  • Герман Гельмгольц (1821-1894) — німецький фізик, математик, фізіолог і психолог. Створив модель вуха, розробив математичну теорію взаємодії звукових хвиль з органом слуху, довів здатність слухового апарату аналізувати складні звуки, ввів поняття "тембр звуку."
  • Введенський Микола Євгенович (1852-1922), російський фізіолог. Уперше в 1884 році прослухав за допомогою телефонного апа­рата ритм збудження у нерві (біо­струми), відкрив наявність оптимуму і песимуму ("песимального гальмування") у нервах і м'язах залежно від частоти їх подразнення, з'ясував роль фактора часу у розвитку збудження.
  • Іван Петрович Павлов (1849-1936) — великий російський фізіолог, академік. За видатні роботи з фізіології травлення йому присуджена Нобелівська премія (1904). Створив нове оригінальне і перспективне вчення про вищу нервову діяльність і розробку методів дослідження ВНД — методу умовних рефлексів.
  • Леон Абгарович Орбелі (1882-1958 рр.). Його наукові роботи присвячені дослідженню вегетативної нервової системи, питанням адаптаційно-трофічної функції симпатичної нервової системи, фізіології спинномозкових координацій та мозочка.
  • Анохін Петро Кузьмич (1898-1974), фізіолог, академік, учень і послідовник І. П. Павлова.

Будова клітинної мембрани

Основні види транспорту

  • Основні види транспорту
  • 1. Пасивний транспорт:
  • Проста дифузія
  • Полегшена дифузія
  • Осмос
  • Фільтрація
  • 2. Активний транспорт:
  • Первинний
  • Вторинний
  • Везикулярний механізм транспортування (ендоцитоз, екзоцитоз)
  • Транспорт іонів

Основні механізми транспорту

  • Ворота білкового каналу забезпечують контроль іонної проникності
  • Активний транспорт
  • (Механізм роботи Na+ - K+ насоса )
  • Екзоцитоз та ендоцитоз

Мембранний потенціал спокою у нервових клітинах

  • Будь-яка нервова клітина організму обмежена ліпопротеїновою мембраною, яка є добрим електричним ізолятором. Якщо в середину клітини ввести мікроелектрод, а другий розмістити ззовні, то між мікроелектродами можна зареєструвати різницю потенціалів. Отже, клітинна мембрана поляризована, тобто має різний біоелектричний потенціал на внутрішній і зовнішній поверхні. Ця різниця потенціалів має назву мембранного потенціалу спокою.
  •  
  •  

Мембранний потенціал спокою – це різниця біоелектричних потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнею мембрани, яка існує в стані фізіологічного спокою. Його величина в нервових клітинах знаходиться в межах від - 60 до - 80 мв.

  • Мембранний потенціал спокою – це різниця біоелектричних потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнею мембрани, яка існує в стані фізіологічного спокою. Його величина в нервових клітинах знаходиться в межах від - 60 до - 80 мв.
  • Потенціал спокою виникає тому, що мембрана клітини в проникною для іонів. З внутрішнього боку мембрани іонів К+ більше, ніж зовні, то вони будуть пасивно проходити зсередини назовні.
  • Щодо іонів Сl-, то вони навпаки входять в клітину і їх проникність значно менша.
  • Крім того має значення пасивний вхід іонів Na+. Вхід Na+ в клітину зменшує величину електронегативності внутрішньої поверхні мембрани.
  • Таким чином, вихід іонів К+ і вхід іонів Сl- сприяє збільшенню величини мембранного потенціалу спокою, а вхід іонів Na+ – її зменшенню.
  • Зменшенню величини мембранного потенціалу, за рахунок пасивного входу іонів Na+, активно протидіє натрій-калієвий насос, який виводить Na+ з клітини і вводить К+. Цей процес є енергозалежним.
  • Отже, шляхом пасивного та активного перенесення іонів створюється і підтримується мембранний потенціал спокою.
  • Класичний потенціал дії, зареєстрований мікроелектродним методом(за Гайтоном і Холлом)

Види подразників (за природою):

  • Види подразників (за природою):
  • хімічні (розчини кислот, лугів, солей, органічних сполук),
  • механічні (удар, стиснення, укол),
  • температурні (нагрівання, охолодження);
  • електричні.
  •  
  • Види подразників (за силою):
  • допорогові,
  • порогові,
  • надпорогові.

Після дії допорогового подразника на мембрану, в місці її подразнення виникає деполяризація. Ці зміни називають місцевою або локальною відповіддю. Локальна відповідь – це не здатна до поширення деполяризація мембрани. В основному вона обумовлена переміщенням іонів Na+ в клітину. Рівень поляризації мембрани зменшується.

  • Після дії допорогового подразника на мембрану, в місці її подразнення виникає деполяризація. Ці зміни називають місцевою або локальною відповіддю. Локальна відповідь – це не здатна до поширення деполяризація мембрани. В основному вона обумовлена переміщенням іонів Na+ в клітину. Рівень поляризації мембрани зменшується.
  • Особливості локальної відповіді:
  • 1. Виникає при дії допорогових подразників.
  • 2. Градуально залежить від сили деполяризуючого подразника.
  • 3. Не здатна до розповсюдження.
  •   Якщо сила подразника викличе таке підвищення проникності для іонів Na+ і мембрана зможе деполяризуватися не місцево, а вся, без будь-яких додаткових впливів, то виникає потеніцал дії, а такий подразник, що його викликав, називається пороговим, а сила подразника – порогом.
  •   Величина мембранного потенціалу, з якої мембрана може продовжувати деполяризуватися автоматично називається критичним рівнем деполяризації.
  •  

Потенціал дії нейрона 1 – мембранний потенціал спокою; 2 – локальна відповідь; 3 – критичний рівень деполяризації; 4 – фаза деполяризації; 5 – фаза реполяризації; 6 – негативний слідовий потенціал (слідовий деполяризаційний потенціал); 7 – позитивний слідовий потенціал (слідовий гіперполяризаційний потенціал)

Співвідношення фаз потенціалу дії (А) та збудливості (В)

Умови і закони проведення збудження аксонами

  • Аксон
  • Мієлінова оболонка
  • Шваннівська клітина
  • Перехват Ранв`є
  • Ядро шваннівської клітини
  • Будова мієлінових волокон

Проведення збудження безмієліновими і мієліновими нервовими волокнами

  • Безмієліновими нервовими волокнами збудження розповсюджується безперервно, а міеліновими від перехвату Ранв'є до перехвату Ранв'є. Це можливо тільки тому, що мембрана перехвату має майже в 100 разів більше натрієвих каналів, ніж мембрана безмієлінових нервових волокон. Щодо швидкості поширення збудження, то вона більша в мієлінових волокнах.
  • Структури актинового міофіламента
  • Оточення міофібрил поперечними трубочками та саркоплазматичним ретикулумом
  • Кроки формування поперечних актино-міозинових містків у процесі скорочення-розслаблення м’яза
  • Послідовність процесів скорочення та розслаблення м'язів
  • Скорочення
  • Генерація ПД мотонейроном
  • Вивільнення ацетилхоліну в кінцевій пластинці
  • Зв'язування ацетилхоліну з нікотиновими ацетилхоліновими рецепторами постсинаптичної мембрани
  • Збільшення проникності постсинаптичної мембрани (мембрана м'язового волокна) до №+ і К+
  • Утворення потенціалу кінцевої пластинки
  • Утворення ПД м'язового волокна
  • Поширення деполяризації у Т-трубочках
  • Вивільнення Са2+ з термінальних цистерн саркоплазматичної сітки і дифузія його в ділянку актину
  • Зв'язування Са2+ з тропоніном С, оголення ділянок зв'язування міозину з актином
  • Утворення поперечних містків міозину з актином і ковзання їх, що спричиняє скорочення м'яза
  • Розслаблення
  • Са2+ повертається в саркоплазматичну сітку
  • Вивільнення Са2+, що був зв'язаний з тропоніном, приєднання тропоміозину до актину
  • Припинення взаємодії міозину з актином

Сумація скорочень і тетанус м'яза

  • У відповідь на одинокий імпульс відбувається скорочення, за яким спостерігається дещо повільне розслаблення.
  • Одинокі скорочення можуть сумуватись, і тоді розвивається тривале скорочення м'яза – тетанус.
  • Тетанічне скорочення виникає тоді, коли до м'яза надходить не одиноке подразнення, а їх серія. У цьому випадку хвилі скорочення накладаються одна на одну. Накладання хвиль скорочення можливе лише тому, що рефрактерний період збудливості м'язового волокна менший за латентний період його скорочення, і тому м'язове волокно, що не встигло ще відповісти на попереднє подразнення, сприймає наступне. Кожний наступний імпульс надходить у момент, коли ще не закінчилась хвиля попереднього скорочення. Залежно від частоти імпульсації тетанус може бути зубчастим (неповним) або суцільним (гладким, повним)

Нейромоторні фазні (а) і тонічні (б) одиниці

Одинокі скорочення (а), зубчатий (б) і гладкий (в) тетанус.   Зубчастий тетанус виникає при такій частоті, коли кожен наступний імпульс застає м'яз у періоді розслаблення. Суцільний тетанус спостерігається, коли нова хвиля скорочення починається до початку розслаблення. У природних умовах від рухових нейронів до м'яза надходить серія імпульсів. Тому тетанічний режим для скелетних м'язів є фізіологічним. Надзвичайно висока частота подразнень викликає зниження сили скорочень м'яза.

Швидкий потенціал дії кардіоміоцитів Фаза 0 – швидкий вхід Na+ в клітину; Фаза 1 – зменшується проникність для Na+, а підвищується вхід для Сl- і вихід К+ з клітини; Фаза 2 – у клітину входить Са2+; Фаза 3 – зменшується проникність для Ca+ і значно зростає вихід K+ з клітини; Фаза 4 – відновлення вихідних концентрацій іонів у клітині і зовні. 0 – фаза швидкої деполяризації; 1 – фаза швидкої початкової реполяризації; 2 – фаза повільної реполяризації; 3 – фаза швидкої кінцевої реполяризації; 4 – фаза спокою

Потенціал дії фазного м’язового волокна

Співвідношення між збудженням і скороченням фазного м’язового волокна

Синапс. Види синапсів. Їх класифікація

  • Синапс (гр. sinapsis – з'єднання, зв'язок) – це спеціалізована зона контакту між збудливими структурами, що забезпечує передачу біологічної інформації.
  • Класифікація синапсів.
  • За локалізацією:
  • 1. Периферійні (нервово-м'язові, нейро-секреторні);
  • 2. Центральні (нейро-нейрональні):
  • а) аксо-соматичні;
  • б) аксо-дендритні;
  • в) аксо-аксональні;
  • г) дендро-дендритні.
  • За функціональним значенням:
  • 1. Збуджуючі;
  • 2. Гальмівні.
  • За способом передачі сигнала:
  • 1. Електричні.
  • 2. Хімічні.
  • 3. Змішані (електро-хімічні).
  • Будова центрального синапсу
  • Кожне нервове закінчення,шо покрите пресинаптичною мембраною, містить міхурці із збуджувальним чи гальмівним медіатором

Будова нервово-м'язового синапсу.

Хімічні синапси

  • Хімічні синапси – це утвори, в яких збудження з клітини на клітину передається за допомогою хімічних речовин, які називаються медіаторами. Класифікація хімічних синапсів (за типом медіатора):
  • Холінергічні – медіатор ацетилхолін;
  • Адренергічні – медіатор норадреналін, адреналін;
  • Гістамінові – медіатор гістамін;
  • Серотонінові – медіатор серотонін;
  • Дофамінергічні – медіатор дофамін;
  • ГАМК-ергічні – медіатор ГАМК.
  • Механізм розвитку ЗПСП
  • на постсинаптичній мембрані
  • збуджувального синапсу та генерація ПД на мембрані аксонного горбика
  • Механізм передачі збудження в синапсі

Послідовність передачі збудження в хімічних синапсах.

  • 1 - надходження потенціалу дії до пресинаптичноі частини синапсу;
  • 2 - вхід іонів кальцію у кінцеву бляшку;
  • 3 - виділення у синаптичну щілину кванта медіатору (ацетилхоліну) і його дифузія через внутрішньощілинну речовину до постсинаптичної частини;
  • 4 - ацетилхолін діє на особливо чутливі до нього ділянки - рецептивну субстанцію каналу;
  • 5 - постси­наптична мембрана на короткий час стає проникною для іонів, насам­перед для натрію (дещо й для кальцію) і у постсинаптичній мембрані виникає деполяризація;
  • 6 - виникнення на постсинаптичній мембрані деполяризаційного потенціалу - збуджувальний постсинаптичний потенціал (ЗПСП);
  • 7 - руйнування ацетилхоліну холінестеразою; рецепто­ри повертаються у вихідний стан;
  • 8 - всмоктування продуктів розщеплен­ня медіатору в пресинаптичну мембрану
  • Однобічність проведення збудження. В аксоні збу­дження проходить в обох напрямках від місця його виникнення, у нервовому центрі - тільки в одно­му напрямку: від рецептора до ефектора.
  • Синаптична затримка проведення збудження. Збу­дження в нервовому центрі проводиться з меншою швидкістю, ніж в інших частинах рефлекторної дуги. Це пов’язано з часом, що витрачається на про­цеси виділення медіатору, з фізико-хімічними про­цесами, які відбуваються в синапсі, з виникненням ЗПСП і генерацією ПД.
  • Сумація нервових процесів - явище виникнення збудження за певних умов нанесення підпорогових подразнень. Сумацію описано І. М. Сєченовим. Ви­різняють два види сумації: часова сумація і просто­рова сумація
  • Трансформація ритму збудження - це невід­повідність частоти ПД в аферентній та ефе­рентній ланках рефлекторної дуги.
  • Післядія збудження - явище продовження збуджен­ня в ЦНС після припинення подразнення (реверберація).
  • Посттетанічна потенціація - явище появи або підсилення відповіді на поодинокі тестуючі сенсорні стимули протягом деякого часу після попереднього слабкого частого (100-200 імп/с) ритмічного по­дразнення.
  • Стомлюваність нервових центрів. При тривало­му повторному виконанні того ж самого рефлек­су через деякий час настає стан зменшення сили рефлекторної реакції і навіть повне її пригнічення, тобто настає втома.. Однією з причин є “звикан­ня” постсинаптичної мембрани до дії медіатора - габітуація.

Сумація збудження: А – часова сумація В – просторова сумація

ЧАСОВА СУМАЦІЯ

  • Часова сумація – це виникнення збудження під впливом послідовних допорогових подразнень.

Розвиток часової сумації збудження нейрона

ПРОСТОРОВА СУМАЦІЯ

  • Просторова сумація – це розвиток збудження внаслідок одночасної дії декількох допорогових подразнень.

Механізми виникнення просторової сумації збудження на нейроні ЦНС

ДИВЕРГЕНЦІЯ

  • Дивергенція – здатність встановлювати чисельні
  • синаптичні зв'язки з багатьма нервовими клітинами.

КОНВЕРГЕНЦІЯ

  • На кожному з нейронів центральної нервової системи можуть сходитися різні аферентні імпульси. Завдяки цьому в нейрон одночасно надходять чисельні й різноманітні потоки збуджень.

РЕВЕРБЕРАЦІЯ

  • Виникнувши, у відповідь на якийсь стимул, збудження циркулює, або реверберує в ланцюжку нейронів до того часу, поки якийсь зовнішній стимул не загальмує одної ланки або в ній не наступить втома.

ПРЕСИНАПТИЧНЕ ГАЛЬМУВАННЯ

  • Морфологічним субстратом цього гальмування є аксо-аксонні синапси, які утворюються аксонами гальмівних і збуджуючих нейронів. Медіатори викликають гіперполяризацію аксона, перешкоджають надходженню ПД до пресинаптичного закінчення і, як наслідок, недостатнє виділення медіатора для виникнення збудження в постсинаптичній клітині.

ПОСТСИНАПТИЧНЕ ГАЛЬМУВАННЯ

  • Збудження, яке надійшло до гальмівного нейрона сприяє виділенню гальмівного медіатора цією клітиною Під його впливом наступає активування калієвих каналів постсинаптичної мембрани, що веде до гіперполяризації. Це пригнічує натрієві канали і можливість розвитку деполяризації в збуджуючій клітині.

ЗВОРОТНЄ ГАЛЬМУВАННЯ

  • Коллатералі аксонів збуджуючих нервових клітин утворюють синаптичні сполучення із гальмівними нейронами. При збудженні збуджуючого нейрона активується гальмівний нейрон, що виділяє ГАМК. Внаслідок цього відбувається гіперполяризація мембрани збуджуючого нейрона і гальмується його діяльність.

ЛАТЕРАЛЬНЕ ГАЛЬМУВАННЯ

  • Якщо в ланцюгу нейронів, що забезпечують зворотнє гальмування, коллатералі аксонів гальмівних нейронів утворюють синаптичні зв'язки із сусідніми збуджуючими клітинами, то в них розвивається латеральне гальмування.

Схема центрального гальмування за І.М. Сєченовим

  • На схемі показано розповсюдження нервових імпульсів від гальмівних нейронів стовбура мозку при накладанні кристалика NaCl на ділянку зорових горбів
  •  Види рефлексів, їх фізіологічне значення.
  • Антагоністичні рефлекси. Рефлекторні скоро­чення м'язів-антагоністів покладені в основу локо­моторних актів і характеризуються, наприклад, тим, що при збудженні мотонейронів згиначів одночас­но відбувається гальмування мотонейронів м'язів- розгиначів. При цьому в нервових центрах кінцівок іншої сторони спостерігаються протилежні нервові процеси. У цілому це створює правильне чергування протилежних за функціональним значенням м'язових скорочень
  • .
  • Синергічні рефлекси здійснюються завдяки залу­ченню додаткових м'язів, однозначних за функцією (наприклад, цілої групи згиначів). Ілюстрацією таких рефлексів може бути рефлекс згинання кінцівки у со­баки, що викликано одночасним подразненням двох ділянок шкіри. При такому подразненні згинальний рефлекс підсилюється. Взаємне підсилення рефлексів можна спостерігати й при дії подразників на різні за природою рецептори.
  • Союзні, або алійовані рефлекси такі, що сприя­ють здійсненню цього рефлекторного акту. Наприклад, зручна поза для виконання певної робочої операції, передстартовий стан, розминка, що сприяє оптималь­ному виконанню спортивного навантаження.
  • Ланцюгові рефлекси — складні рефлекторні акти, в яких завершення одного рефлексу зумовлює ви­никнення наступного. Наприклад, рефлекторний акт жування змінюється рефлексом ковтання, у розвитку яких беруть участь структури стовбура мозку та кори великих півкуль. Особливістю ланцюгових рефлексів є те, що наступний із них може здійснюватися після попереднього.
  • Класифікація рецепторів
  • За будовою та фізіологічними властивостями :
  • первинні (первинночутливі);
  • вто­ринні (вторинночутливі).
  • 2. За розташуванням:
  • екстерорецептори - розташовані у шкірі та слизо­вих оболонках;
  • інтерорецептори - розміщені у внутрішніх органах (вісцерорецептори) та в структурах опорно-рухової системи - м’язах, сухожиллях, суглобах (пропріорецептори).
  • 3. За видом адекватного подразника, який сприймають ре­цептори:
  • механорецептори: тільця Фатера - Пачіні, м’язові веретена, рецептори сухожиль і суглобів та ін.
  • хеморецептори: смакові, нюхові та ін.
  • фоторецептори: палички, колбочки;
  • терморецептори: теплові, холодові.
  • 4. За віддаленістю від подразника:
  • дистантні (фоно- фоторецептори);
  • контактні (тактильні, смакові).
  • Механізм збудження первинних і вторинних рецепторів
  • Розвиток рецепторного потенціалу (I) в тільці Фатера-Пачіні та генерація потенціалу дії (II) у перехватах Ран’є аферентного нервового волокна
  • Схема рефлекторної дуги рухового спінального рефлексу
  • Рецептор
  • Аферентне(чутливе) нервове волокно
  • Нервовий центр
  • Еферентне(інформаційне) нервове волокно
  • Органи-ефектори
  • Канал зворотнього зв’язку
  • Головною частиною периферичного відділу сен­сорних систем є рецептори — "вікна" ЦНС. Рецептор — це спеціалізована клітина або її частина, які сприймають подразнення і перетворюють його в код. Таке визначення зумовлене тим, що в ряді випадків подразнення сприймає вся клітина (хеморецептори каротидного синуса), в інших — лише її частина — мікроворсинки (смакові, нюхові) або вільні нервові за­кінчення (больові, температурні).
  • Поняття про рецептор, рецепторну ділянку
  • Функції рецептора: сприйняття подразнення, його первинне розрізнення, формування коду.
  • Кодування інформації — це перетворення хімічного чи механічного подразнення у нервовий імпульс (ПД). Але у зв'язку з тим, що параметр ПД стандартний (од­накова амплітуда, тривалість і форма), то розрізняти їх можна тільки за частотою. Специфічність чуттєвого подразнення передається у вигляді груп або залпів імпульсів, які відрізняються кількістю імпульсів, їх час­тотою, тривалістю й інтервалами між ними.
  • Особливостями рецепторів є, по-перше, те, що дже­релом енергії для їх діяльності служить потенційна енергія, яка накопичена в них у результаті обмінних про­цесів. По-друге, вони вибірково чутливі до адекватних подразників, тобто володіють специфічністю. По-третє, на виході з них чи з рецепторної клітини виникає елек­трична активність у вигляді локального потенціалу, який у результаті перетворюється в потенціал дії (ПД).
  • ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!
  • Дякую за увагу!


База даних захищена авторським правом ©vaglivo.org 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка