Материал: ekzamen

4. Основные физиологические функции и принцип их регуляции.

Физиологическая функция – это проявление жизнедеятельности ткани, органа, организма, обеспечивающее приспособление к меняющимся условиям внутренней и внешней среды.

Основным проявлением жизнедеятельности является обмен веществ и энергии, с которым связаны все остальные физиологические функции (рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание, кровообращение, выделения, секреция, возбуждение и его проведение, сокращение мышц и выполнения движений, защиту от инфекции и т.д.). Физиологические функции можно разделить на две группы: пластичные (строительные) и регуляторные. Первые заключаются в синтезе нуклеиновых кислот, белков и образовании клеточных структур, вторые — обеспечивают регуляцию жизнедеятельности органов и систем.

Механизмы физиологической регуляции:

1.Нервная. Чтобы перерабатывать и передавать информацию эта регуляция выражается через центральную и нервную систему. Сигналы передаются с помощью нервных импульсов.

Особенности нервной регуляции:

-имеет точного адресата – сигналы доставляются к строго определенным органам и тканям;

-большая скорость доставки информации – скорость передачи нервного импульса – до 120 м/с;

-кратковременность действия.

2. Гуморальная (жидкостная). Передает информацию благодаря жидким средам организма (кровь, лимфа, цереброспинальная жидкость и т.д.). Сигналы передаются посредством химических веществ: гормонов, медиаторов, биологически активных веществ (БАВ), электролитов и т.д.

Особенности гуморальной регуляции:

-не имеет точного адресата – с током биологических жидкостей вещества могут доставляться к любым клеткам организма;

-скорость доставки информации небольшая – определяется скоростью тока биологических жидкостей – 0,5-5 м/с;

-продолжительность действия.

3. Нейрогуморальная. Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем. Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.

5. Раздражители. Законы возбуждения.

Под раздражителем понимают любое изменение условий внешней и внутренней среды. Если оно возникает внезапно, обладает достаточной силой, действует определенное время, вызывает обратимые изменения структур и деятельности живых тканей и клеток. Процесс воздействия раздражителя на живые структуры называется раздражением.

Раздражители делятся на 3 группы: физические ( термические, механические, электрические, световые, звуковые), физико-химические (изменение осмотического давления, реакция среды, электролитный состав) и химические (вещества пищи, гормоны, продукты обмена, яды, лекарственные вещества, кислоты и щелочи ). Особо выделяют как раздражитель нервный импульс.

По физиологическому значению все раздражители подразделяются на адекватные(действую в естественных условиях на организм, и структуры организма приспособлены к восприятию раздражителя) и неадекватные ( не действуют в естественных условиях, и организм не приспособлен к раздражителю). Неадекватные раздражители чаще всего вызывают нарушение функции организма, его болезнь.

Ткани и органы организма реагируют на действие раздражителя по определенным законам:

Первый закон – закон силы. Чем больше сила раздражителя, тем больше величина ответной реакции. Минимальная сила возбуждения, способная вызвать возбуждение ткани – пороговая сила; сила ниже пороговой – подпороговая, а выше – сверхпороговая. Если используется электрический ток (возбудитель), способный вызвать возбуждение ткани, то называется реобазой.

Значит, для перехода ткани в состояние возбуждения, необходимо, чтобы сила воозбудителя была пороговой.

Второй закон – закон времени. Раздражающее действие постоянного тока зависит не только от его величины, но и от времени, в течение которого он действует. Чем больше ток, тем меньше времени он должен действовать для возникновения возбуждения.

Минимальная величина тока, способная вызвать возбуждение при неограниченно длительном его действии, называется реобазой. Время, в течение которого действует ток, равный реобазе, и вызывает возбуждение, называется полезным временем.

В связи с тем, что определение этого времени затруднено, было введено понятие хронаксия - минимальное время, в течение которого ток, равный двум реобазам, должен действовать на ткань, чтобы вызвать ответную реакцию. Хронаксия измеряется в миллисекундах (мс).

Третий закон – закон нарастания силы (крутизны) возбудителя. При действии медленно нарастающего раздражителя возбуждение не возникает, так как происходит приспосабливание возбудимой ткани к действию этого раздражителя, что получило название аккомодации. Аккомодация обусловлена тем, что при действии медленно нарастающего раздражителя в мембране возбудимой ткани происходит повышение критического уровня деполяризации.

Четвертый закон – полярный закон действия возбудителя, или закон действия постоянного тока. При действии тока на ткань возбуждение возникает только на катоде или аноде (при замыкании цепи тока возбуждение возникает только под катодом, а во время размыкания – под анодом).

В области положительного полюса – анода положительный заряд мембраны возрастает (гиперполяризация), под катодом он снижается (деполяризация). В области анода возбудимость снижается (анэлектрон), а в области катода – повышается (катэлектрон).

Пятый закон – закон «все или ничего». Структурно-функциональные единицы тканей (клетки, нервные волокна и др.) отвечают на действие возбудителей по закону «все или ничего». Подпороговые раздражители не вызывают ответной реакции ("ничего"), на пороговые раздражители возникает максимальная ответная реакция ("все"). Это универсальный закон, но он не всегда четко проявляется в обычных условиях.

6. Электрические явления в тканях.

В 1791 г. Гальвани опубликовал трактат «О силе электрического тока при мышечных движениях».

В клетке различают потенциал покоя и действия. Все это биологический ток.

Мембраны клеток возбудимых тканей обладают свойством избирательной проницаемости. Благодаря этому свойству и специальному «калий-натриевому насосу» мембран клеток между цитоплазмой и окружающей клетку средой создается и поддерживается ионное неравновесие.

Мембрана клетки поляризуется главным образом ионами К+, Na+ и CI-. Мембрана более проницаема=для ионов К+, которые непрерывно выходят на поверхность клетки, сообщая ей положительный заряд. Остающиеся анионы на внутренние поверхности обеспечивают отрицательный заряд (мембрана для них непроницаема). Обнаружена разность потенциалов.

Ток, в возбудимых тканях, в состоянии покоя, называется биологическим током покоя, или потенциалом покоя.

При действии на возбудимую ткань возбудителя

При действии на возбудимую ткань возбудителя в месте его действия мембрана теряет свойство избирательной проницаемости, в результате этого резко возрастает проницаемость для ионов Na+.

При этом ионы -Na+ устремляется на внутреннюю поверхность (положительный заряд), а на наружней поверхности – отрицательный. Выход ионов К+ при этом подавляется. Происходит деполяризация клетки и изменяется мембранный потенциал. Возникает быстрое колебание (спайк) мембранного потенциала – потенциал действия.

Все это происходит за счет активной работы механизма открытия и закрытия натриевых и калиевых каналов.

Натриевые канала спонтанно закрываются и открываются калиевые. Ионы К+ вновь скапливаются на наружной поверхности клетки и заряд становится отрицательным. Происходит реполяризация мембраны. Калий-натриевый насос быстро выкачивает вошедшие в клетку ионы Na+ и обменивает на ионы К+.

В потенциале действия различают пик длительности, который имеет восходящую (деполяризация) фазу, затем изменяется знак потенциала – реверсия, и нисходящую фазу (реполяризация-возвращение к уровню покоя).

7. Проведение возбуждения в безмякотных и мякотных нервных волокнах.

Мякотные – миелиновые – сальтаторные(скачкообразные)

Безмякотные – безмиелиновые.

8. Синапсы, его строение и свойства.

Синапс — структурно-физиологическое образование, обеспечивающее передачу возбуждения с нервного волокна на иннервируемую им клетку (мышечную, нервную или железистую).

Строение синапса. Синапсы состоят из трех основных элементов: пресинаптической мембраны, постсинаитической мембраны и синаитической щели.

Пресинаптическая мембрана покрывает расширенное нервное окончание, которое прелставляет собой нейросекреторный аппарат. В пресинаптической части нервного волокна находятся пузырьки и митохондрии, обеспечивающие синтез медиатора. Медиаторы депонируются в пузырьках (гранулах). Постсинаптическая мембрана — утолщенная часть мембраны клетки, с которой контактирует пресинаптическая мембрана. Имеет электрически возбудимые ионные каналы и поэтому способна к генерации потенциала действия, а также специальные белковые структуры — рецепторы, воспринимающие действие медиаторов. Синаптическая щель— пространство между пре- и постсинаптическими мембранами(50...500 нм); заполнено жидкостью, которая близка по составу к плазме крови.

Свойства:

1. Одностороннее проведение возбуждения(с нерва на мышцу)

2. Замедленное проведение возбуждения по сравнению с нервным волокном(секреция медиатора, диффузия к постсинаптической мембране, активация мембраны, рост потенциала действия до пороговой величины).

3. Утомляемость( уменьшение резерва медиатора при длительном поступлении импульса )

4. Низка лабильность( проведение возбуждения через синапс сопряжено с затратой относительно большого периода времяни).

Медиатор-передатчик

9. Механизм мышечных сокращений

Механизм мышечного сокращения. Обусловлен взаимодействием актина и миозина (рис. 7и 8).

Взаимодействие актина и миозина тормозится системой мышечных белков. На поверхности актиновых нитей имеется два белка — тропонин и тропомиозин.

Поступление импульса к мышце сопровождается выходом из саркоплазматического ретикулума мышечного волокна ионов Са2+, которые, взаимодействуя с белком тропонином, образуют комплекс, и он толкает тропомиозин в желобки между двумя цепями актина. За счет гребковых движений головок (специального белка) миозиновых нитей актиновые нити втягиваются на миозиновые, и мышца укорачивается. Кальциевый насос транспортирует ионы Са2+ в систему саркоплазматического ретикулума, происходит отсоединение поперечных мостиков миозина от актина, и мышца расслабляется.

Непосредственным источником энэргии для сокращения является АТФ. Энергия АТФ обеспечивает перемещение ноперечных мостиков. Молекула АТФ связывается с поперечным мостиком после заверишения его гребкового движения. Расщепление АТФ до АДФ и фосфата — обязательное условие для следующего прикрепления поперечного мостика к актину.

Актин - белок, фибриллярная форма которого образует с миозином основной сократительный элемент мышц - актомиозин.

Миозин — фибриллярный белок, один из главных компонентов сократительных волокон мышц — миофибрилл.

Тропонин — регуляторный глобулярный белок, состоящий из трех субъединиц, который участвует в процессе мышечного сокращения.

Тропомиозин — фибриллярный белок (70 кДа), состоящий из двух перевитых α-спиралей. Тропомиозин связывается в единый комплекс с F-актином в области изгиба молекулы, обеспечивая его стабильность.

10. Свойства поперечно-полосатых мышц

Поперечно-полосатым скелетным мышцам присущи основные свойства возбудимых тканей — возбудимость и проводимость, а также в определенной степени упругость, растяжимость, эластичность, пластичность. Возбуждение в белых волокнах распространяется со скоростью 12...15 м/с, в красных —3..4 м/с.

В волокнах белых мышц много миофибрилл и мало саркоплазмы, в волокнах красных мышц мало миофибрилл и много саркоплазмы. Соответственно различают быстрые двигательные единицы (в белых мышцах) и медленные двигательные единицы (в красных мышцах).

Возбуждение мышцы внешне проявляется в виде сокращения.

В ответ на одиночное раздражение мышца отвечает одиночным сокращением (рис.9). Оно осуществляется очень быстро{0,04...0,1 с). В одиночном сокращении различают три фазы: скрытую, укорочения и расслабления.

Один мотонейрон через свой аксон в мышце иннервирует несколько мышечных волокон. Один нейрон и иннервируемые им мышечные волокна составляют моторную единицу. Моторные единицы имеют разную возбудимость, вовлекаются в ответную реакцию при разной силе импульсов: по мере увеличения силы импульсов сила сокращения мышцы увеличивается.

В естественных условиях к мышце поступает серия импульсов. На серию импульсов мышца отвечает длительным сокращением (рис. 10), которое называется тетаническим (тетанус).

Различают: Гладкий(частые ритмы сокращения) и Зубчатый(редкие ритмы сокращения).

Изотоническое сокращение – постоянная нагрузка сопровождается одним и тем же напряжение.

Изометрическое сокращение – когда мышца развивает силу, но не может сокращаться из-за большой нагрузки.

Поперечно - полосатые мышцы сокращаются по воле животного.

1.миофибри́ллы — органеллы клеток поперечнополосатых мышц, обеспечивающие их сокращение. Служат для сокращений мышечных волокон.

2.Саркоплазма (лат. sarcoplasm), миоплазма (лат. myoplasm) — цитоплазма гладко-мышечных клеток, поперечнополосатых и сердечных мышечных волокон.

Основное вещество саркоплазмы — матрикс — состоит из: